燃气轮机-汽轮机联合循环发电机组效率高、污染低、启停迅速和调节方便，常作为电网调峰发电机组。随着西气东输与东海油气田开发、分布式能量系统的推广以及对环保问题的重视，其应用日益普及。燃气轮机是容积式动力机械，气温升高，空气密度与质量流量减小，功率和效率下降；在高温季节，电力紧缺时，发电功率却大幅下降。加装进气冷却装置是提高发电功率和效率最为快速、有效与安全可靠的方法。它不触动燃气轮机本体，只降低进气温度，就能使燃气轮机发电机组的性能达到甚至高于设计标准。本课题以联合循环进气冷却总能系统的全工况动态优化控制特性为研究对象；在提出新的优化目标函数与评价准则的基础上，建立基于模型预测的联立模块法动态优化控制模型，并进行仿真。在关键问题上提出创新性的解决方案，并应用于联合循环电站进气冷却系统的设计、性能预测、故障诊断和运行优化控制，以达到节能降耗的目的。 2100433B

（一）根据前期工艺研究的成果来实施优化钻进

这里的前期工艺研究成果包含两层意思，一是指本矿区的前期研究成果，二是指前人已得出并被大量实践证明了的规律。由于各地区的地质条件差异很大，孔内情况又难于观察和完全一致。

在实施优化钻进时，通常以新矿区的第一个孔为资料孔（配有钻探监测系统），处理获取的大量数据后，制订出该矿区优化钻进的方案，用以指导第二、第三……孔的优化设计与施工，并以第二、第三……孔的资料来不断检验和修正优化钻进程序。一般在打了若干孔后才能逐步认识该矿区的钻进规律，建立一套比较完善的优化钻井程序，以指导高速度高水平地完成后续全部钻探工作量。

（二）自动实现钻进规程参数寻优并在钻进过程中识别孔内工况

当现场钻机上配有功能齐全的监测系统和用于控制输出的调速电机、电’ 液转换器时，可在前述工作的基础上让监测系统和执行机构在钻进过程中识别孔内工况并自动实现钻进规程参数寻优，记忆并保持得出的最优钻进规程值。国外已经在生产过程中使用了这种设备，但尚停留在样机的阶段。中国自行研制的系统还只能实现孔内工况识别与出现事故时的自动提钻，按照优化准则实现自动控制的功能还有待深化。

我国自20世纪80年代以来在优化钻进技术方面已取得了相当的成就，在这个方向上已经有了一定的科学储备，已出版了一批有关的著作。今后钻探过程最优化的研究工作应主要集中在：进行与优化钻进技术有关的实验及理论研究，提高算法和软件的水平，加强执行机构的研制以使优化钻进系统能适应野外生产条件。优化钻进要求专业人员具有更高的业务素质，必须在院校教学中加强学生的工程数学、试验设计数学方法、计算机技术和模式识别技术的基础，使未来的专业人员有更强的实力，去完成全面实施钻探过程最优化的任务 。2100433B

电熔镁炉是典型的高耗能设备，熔炼过程具有多种复杂动态特性。熔炼过程能耗与三相电极电流设定值直接相关，及时有效的获得合适的电流设定值对实现节能降耗具有重要意义。本项目拟针对复杂动态环境下电熔镁炉熔炼电流的设定控制问题，开展如下研究：1）利用熔炼过程所能获得的前馈和反馈信息，采用前馈、反馈、预报和补偿等基本控制思想，提出一种基于前馈和反馈信息的三相电极电流值智能闭环设定控制方法；2）在所提闭环设定控制方法基础上，分析炉内电热转换机理并结合过程数据，开展单吨能耗预报模型研究，用于实现电流设定值前馈补偿；3）利用人工决策经验和过程数据所蕴含的工艺知识，开展基于不同工况的单吨能耗目标值智能决策方法研究，为实现电流闭环设定提供前提条件；4）以实际电熔镁炉为背景，开展上述方法的仿真和工业验证研究。本项目申请将为电熔镁炉电流值的闭环设定提供理论方法，并在其他复杂工业过程的设定控制中具有推广价值。

电熔镁砂具有熔点高、抗氧化、绝缘性强等特性，是生产耐火材料的主要原料。电熔镁炉是生产电熔镁砂的关键设备，熔炼过程通过调整电熔镁炉三相电极与熔池液面之间的位置来控制三相电极电流，通过电弧放热使炉内菱镁矿石熔化形成熔液，熔液再经过冷却结晶后生成电熔镁砂成品。电熔镁炉熔炼过程是一个具有原料物理化学反应的气液固多相共存的批次过程。由于运行指标单吨能耗在熔炼结束后才能测得，加上熔炼过程的物质变化机理不清，难以建立动态数学模型，难以采用基于模型的方法给出电流优化设定值。本项目针对电熔镁炉熔炼过程的优化设定问题，首先开展了三相电极电流值智能闭环设定控制策略研究，提出了一种由电流预设定模块、单吨能耗预报模块、电流预设定值前馈和反馈补偿模块组成的电熔镁炉智能闭环设定控制策略；其次针对智能闭环设定控制策略的各组成模块，提出了基于数据驱动的三相电极电流预设定算法、基于规则推理的多PI三相电极电流设定值前馈和基于迭代学习的反馈补偿算法，并建立了数据和机理相集合的单吨能耗混合预报模型，实现了电流值的闭环设定；同时，本项目还开展了单吨能耗目标值决策方法的研究，提出了不同工况的单吨能耗目标值智能决策方法，为实现三相电极电流闭环设定提供了前提条件。最后，本项目利用依托单位所开发的电熔镁炉半实物仿真平台对所提出的控制策略和算法的进行了仿真验证，并基于辽宁省大石桥市某电熔镁砂生产企业的实际熔炼过程，研制了电熔镁炉智能闭环设定控制系统软硬件原型，进行了工业验证研究。验证结果表明，本项目所提出的电熔镁炉智能闭环设定控制方法能够对电流值进行优化设定，并能根据实际生产情况的变化对电流设定值进行调整，使熔炼过程处于优化运行状态。本项目开发的闭环设定控制系统在实际工业现场安全稳定运行，使单吨能耗降低3.2%，产品产量提高2.1%，实现了熔炼过程的节能降耗，并在其他复杂工业过程的设定控制中具有推广价值。 2100433B