稀土元素作为工业原料，被应用于冶金、石油化工、原子能、纺织、医药、农牧业、电子信息等国民经济的各个领域。我国稀土储量丰富，居世界首位，并且稀土萃取分离技术达到世界先进水平。但是我国稀土分离生产过程控制还停留在离线分析、经验调整、手动控制的水平，导致稀土分离企业生产效率低、资源消耗大、产品质量不稳定，已成为制约我国稀土工业发展的瓶颈。研究与开发出适合我国稀土萃取分离生产过程的自动化技术及系统已成为发展我国稀土工业的重大科技关键问题。 我国稀土萃取工业广泛采用多级逆流萃取工艺，由于萃取级数多、元素间分离系数较小、结构相近、化学性质相似，使得整个萃取过程呈现多变量、强耦合、非线性、时变及大滞后等综合复杂性。采用常规的控制方法难以实现萃取过程的有效控制，因此，研究以元素组分含量和金属直收率等为目标的优化控制技术是解决上述问题的关键。由于萃取过程的复杂性，新算法的应用往往需要多次调试，这不仅耗时耗力，同时也可能浪费大量的原料及能源。为了保证优化控制技术在实际工业应用中的一次成功，研究开发了稀土萃取过程优化控制实验平台，具体内容如下： (1)设计了稀土萃取过程优化控制实验系统的总体架构。本实验系统总体结构由硬件平台和软件平台组成。其中硬件平台由对象计算机、执行机构与检测装置虚拟系统、PLC、监控与优化计算机以及网络支撑系统等组成；软件平台由虚拟对象软件、执行机构与检测装置虚拟对象软件、过程控制软件、监控与优化控制软件组成。 (2)建立了各类虚拟对象模型。具体包括：稀土萃取虚拟对象模型、虚拟执行机构对象模型、虚拟检测装置对象模型。将RSView32和MATLAB等软件相结合，设计和开发了稀土萃取过程虚拟对象软件平台，通过实验验证了各类模型基本可以模拟实际过程或装置的动态特性，适合用作控制算法实验的研究对象。 (3)设计和开发了稀土萃取过程监控和优化控制实验平台软件以及回路控制、逻辑控制软件。监控和优化软件采用Siemens WinCC监控软件，设计了稀土萃取过程监控优化人机界面，完成了变量的实时监控、记录、归档，参数的在线调节，趋势实时显示等功能；应用Siemens Step7软件开发了流量回路控制和一段电动机顺序启停控制的算法程序；应用Siemens Simatic Net软件以OPC的通讯方式实现了监控优化计算机、控制器和虚拟对象计算机的数据交换；开发了MATLAB客户端通讯软件，实现了与WinCC软件的数据交换。上述软件平台为优化控制算法实现提供了必要的软件环境。 (4)在优化控制实验系统上进行回路控制、流量优化设定和元素组分含量软测量的仿真实验。回路控制实验包括：萃取剂、料液、酸液的流量开环、闭环控制。流量优化设定实验是指基于经验公式的萃取剂、料液、酸液的流量优化设定，元素组分含量软测量实验是指基于BP神经网络的水相出口处稀土元素La、Ce、Pr、Nd元素组分含量的软测量。实验系统的仿真结果表明了所建立的稀土萃取过程优化控制实验平台的有效性和通用性。