钢球磨煤机是火电厂主要制粉设备，被广泛地应用于国内外中小型电厂。对于中间仓储式制粉系统，球磨机的电耗高达厂用电的15％左右，是电厂的耗电大户，因此如何有效地使球磨机安全、高效、优化运行是电厂的一个重要目标。但由于球磨机系统是一个具有非线性、大滞后、强耦合和具有多种不确定性扰动的多变量对象，再加上球磨机滚筒内部运行环境复杂，导致目前料位检测还缺乏可靠的手段，致使在目前国内大多数电厂的球磨机系统都无法实现自动控制，基本上处于人工操作，系统的优化，经济运行长期得不到很好的解决。因此如何基于料位信息实现球磨机系统的自动控制，进而实现节能优化运行，是本文主要研究的问题。　　 (1)研究了球磨机系统建模算法及其应用。首先，在现场进行了动态特性测试试验，研究了在控制变量阶跃扰动下，被控量的阶跃响应特性。在动态特性测试的基础上，基于最小二乘法辨识算法，获得了球磨机系统在某稳态工作点附近的传递函数矩阵，并根据多变量控制的回路配对原理研究了系统的耦合配对问题；其次，针对机理建模法的缺点，提出了一种融合机理模型和最小二乘支持向量机的球磨机出力混合建模算法。针对建模对象可描述部分采用机理模型建模，基于最小二乘支持向量机模型对机理模型进行校正，弥补它的不精确性。建模结果表明混合模型能有效地反映出实际运行中制粉出力的变化趋势和动态特性，比单纯机理模型具有更高的精度；最后，提出了一种基于T-S模糊建模算法的球磨机系统非线性模型。在建模过程中，通过结合球磨机系统的机理分析和灰色关联度算法，确定模型的输入变量、融合熵聚类和FCM聚类的递阶聚类算法确定模型的前提结构和参数、由最小二乘法辨识结论部分参数。通过对球磨机料位、温度和负压建模表明了该模型的有效性和实用性。　　 (2)研究了融合料位信息的球磨机系统运行节能优化策略。针对某电厂球磨机系统，通过现场优化调整试验，得到球磨机系统优化运行工况和设备参数，为系统优化运行提供指导；针对传统优化算法的不足，基于神经网络非线性在线建模技术，提出了一种融合料位信息的球磨机系统在线优化算法。该算法基于资源分配网络获得制粉单耗与料位、给煤量等过程参数之间的非线性映射关系，在此基础上，建立了球磨机系统在线优化模型，并利用遗传算法对该模型进行寻优，获得优化运行参数。优化结果表明，该算法能有效地降低制粉单耗，在节能优化的同时获得料位、出口温度和入口负压等可控变量参数的优化值。　　 (3)研究了基于料位信息的球磨机模糊控制算法及其应用。将球磨机控制系统划分为一个单回路控制和一个两输入、两输出的耦合回路控制，简化了控制系统设计的难度。针对球磨机负荷单回路控制，分析了现有单冲量控制算法的不足，提出了一种融合料位号，进出口压差和出口温度的球磨机负荷三冲量加权模糊控制算法。该算法通过融合与负荷的相关信息，在模糊控制基础上实现球磨机负荷自动控制。仿真结果表明该算法有效地提高了系统的自适应能力，克服了单冲量PID控制器难以适应对象变化的缺点，为负荷控制提供了一条潜在的应用途径。研究了球磨机出口温度和入口负压的模糊解耦控制算法。通过总结和归纳操作人员的手动操作经验，制定了模糊控制器的控制规则，设计了相应的模糊解耦控制器，以此实现了出口温度和入口负压耦合回路的解耦。为了达到更好的控制效果，采用参数自调整的自适应模糊控制算法，选择不同的量化因子和比例因子进行控制。通过与单回路PID控制的比较，验证了所提出的自适应模糊解耦控制算法对出口温度、入口负压耦合回路控制的有效性。研究了球磨机系统模糊控制的工业应用，设计了基于DCS系统的球磨机模糊控制系统，并在现场进行了测试试验，运行结果表明该控制系统能够保证球磨机系统安全、稳定、经济运行。　　 (4)为了克服模型参数不确定性和扰动对球磨机系统控制的影响，研究了基于H。鲁棒理论的球磨机系统控制算法。针对负荷控制回路，在压差信号单同路控制基础上，引入料位控制同路，通过选取合适的加权函数，提出了一种基于 H。混合灵敏度理论的球磨机负荷串级鲁棒控制算法；针对球磨机出口温度和入口负压耦合回路，将解耦问题与混合灵敏度控制设计相结合，提出了一种耦合回路的 Hoo鲁棒解耦控制算法。仿真结果表明，Hoo鲁棒控制算法有效地提高了球磨机关于系统扰动及模型参数不确定性的鲁棒性，有效地解决了干扰抑制、耦合问题和控制器输出约束问题。