生料粉磨是水泥生产环节中必不可少的一环,其粉磨成品粒度直接影响后续熟料烧制的质量,是“两磨一烧”中的第一个“磨”。立磨机作为工业过程粉碎设备的一种,因其粉磨效率高、电耗低、寿命长等特点,近年来被大量应用于水泥生料生产过程中。设备生产能力的提升不可避免的带来了产能过剩的问题,同时,多数水泥厂目前仍然采用人工经验调节过程参数,自动化水平较低。因此,本文以提升水泥生料立磨环节自动化水平为重点,以提高质量、产量为前提,提出了一整套包含上层设定值计算和底层数据驱动控制回路的自动控制策略,并给出了相应配套控制系统研发过程。具体研究内容如下:(1)为实现质量、产量达到期望目标,给出了基于神经网络串联的磨内压差、料层厚度、磨机出口温度设定值计算方法,并设计了基于规则推理和数据挖掘的异常工况诊断与设定值补偿过程。首先,通过对生料立磨环节工艺分析与专家经验获取,确定了三个底层控制回路动态关系:循环风机转速-磨内压差、喂料量-料层厚度、冷风阀门开度-磨机出口温度;接下来,采用基于神经网络串联的方法设计了上层设定值计算模块,利用神经网络代替性能指标功能,并对得出的三个设定值进行限幅处理;最后,以磨机振动幅度为异常工况判断标准,采用基于规则推理的方法对异常工况进行判断,并通过数据挖掘方法提供设定值补偿,向底层控制回路输出最终设定值。(2)为实现生料立磨各关键参数能够准确跟踪期望指令,给出基于数据驱动的生料立磨控制器设计过程。其中针对循环风机转速-磨内压差子回路,基于循环风机转速、磨内压差数据,采用去伪算法设计自适应监督器,选择PID控制器作为传统控制器,通过虚拟参考信号计算性能指标剔除候选控制器中的伪个体,实现PID控制器自适应切换。针对喂料量-料层厚度子回路,利用实时喂料量、料层厚度的信息,给出喂料量-料层厚度PPD状态观测器,以实现在线逼近喂料量-料层厚度动态关系,在此基础上通过FOPID方法设计控制器,实现了料层厚度实际值对设定值的精准跟踪。针对冷风阀门开度-磨机出口温度子回路,利用实时冷风阀开度、磨机出口温度信息,给出冷风阀开度-磨机出口温度PPD状态观测器,在线逼近冷风阀开度-磨机出口温度动态关系,在此基础上通过MFAC方法设计控制器,同时结合限幅与饱和补偿,实现了磨机出口温度实际值对设定值的精准跟踪。(3)基于以上设定值计算、数据驱动控制方法的研究基础上,给出了基于数据驱动的水泥生料立磨自动控制系统软件研发过程。详细说明了各功能模块设计过程,并通过界面设计过程阐明了软件具体操作规范及其实现功能,为今后现场应用奠定基础。