科创中国

共建的先进控制实验室将紧密围绕国家和水泥行业发展的绿色智能制造技术需求，针对水泥智慧工厂建设中亟需解决的问题，开展水泥先进控制的工程基础理论、关键瓶颈技术和集成应用研究；建设由尖端人才共同组成的特色优势研究团队，打造国内一流、国际先进的先进控制实验室，使之成为一个合作紧密、管理科学、互利共赢、创新发展的产学研用联合平台，并逐步孵化为高科技产业。在理论研究与工程应用中，为合肥工业大学培养研究生人才，同时也为合肥水泥设计研究院培养高科技人才，在加深产学研合作的同时，向企业输送高科技人才。从工程实际出发，研究水泥烧成系统建模与控制关键技术，遵循理论与方法研究→仿真平台的搭建→工程化应用的技术路线。稳定并优化烧成工况，稳定产品质量，提高产量，降低能源消耗，减少劳动强度

第一：基于工艺分析-数据驱动的水泥烧成系统混合建模方法①提出了一种基于热工分析-数据驱动的分解炉温度模型。根据质量、热量守恒定律建立分解炉的热工分析模型，由于系统模型复杂，对热工分析模型进行合理化简化，在此基础上采用数据驱动方法辨识热工分析模型中的参数，可更好的描述分解炉出口温度的数学模型关系，且具有明确的物理含义。相比较传统的只考虑热工分析模型或数据驱动模型，更具有系统性。②提出了基于融合聚类的篦冷机工况划分。针对于大数据环境下工业过程异常数据较多、较为分散的情形，该方法在较好的处理异常数据的同时，更贴近实际工业过程，实现了冷却过程的工况等级评价。③提出了最小二乘支持向量机算法（LSSVM）和自回归滑动平均算法（ARMA）的水泥窑烧成带温度模型，针对静态软测量建模方法难以反映水泥回转窑烧成带温度检测过程的动态信息。

第二：水泥烧成系统组合智能决策控制器

①提出了两步法分解炉出口温度Hammerstein预测控制。分解炉出口温度主要靠窑尾喂煤量控制，它的稳定控制对于稳定窑况和熟料质量有决定性的作用。由于受生料性质，煤热值，窑和篦冷机运行状况等诸多因素的干扰，该参数很难稳定控制在一个较窄的优化温度范围内。该控制策略对分解炉出口温度的跟踪误差小于传统预测控制算法。

②提出了基于前馈补偿的分解炉出口温度控制策略，将生料喂料量的偏差量作为前馈信号对分解炉喂煤量进行预先动态补偿，一定程度上减小模型误差和不确定性干扰，以实现快速稳定炉温。

③提出了基于RBF-SVM算法的篦冷机工况识别模型。

④提出了基于IFELM-DHP的回转窑温度控制器，与传统DHP控制器相比，具有更好的动态响应、更快的收敛速度。

第三：基于物联网的水泥烧成系统优化双层协同控制策略

提出了基于物联网的水泥烧成系统优化双层协同控制策略，将人工采集数据转换成由工业计算机平台实现数据的精确采集和对采集到的数据进行传输归档，并能针对不同的水泥工况，利用就地优化控制模块选择具体控制策略及在线控制器参数优化。

从 2019年至 2021 年依托科技项目，综合利用各单位的理论研究能力、技术创新能力和设备研发能力，开展从技术原理、设备研发到工程方案设计的全过程研究，以实现研究成果在工程中的有效应用。目前进行项目如下：

1、合肥水泥研究设计院重大专项——《水泥熟料烧成系统智能化控制关键技术研究》。

2、安徽省科技厅重点研发计划——《面向水泥窑协同处置工艺的大数据智能分析关键技术》。

3、企业委托项目——《济宁中联粉磨优化控制系统研究》。

5、工信部项目——《原材料行业工业互联网赋能与公共服务平台》。

6、工信部项目——《面向建材行业的细分行业智能制造标准试验验证公共服务平台》。

该团队具有一支学术水平高、科研能力强的科研队伍，包括教授 1 人，副教授 5 人，讲师 3 人，高级工程师 1 人。4 人具有博士学位，其他具有硕士学位。目前在读研究生 29 人。研究队伍理论基础扎实、工程经验丰富、年富力强、团结合作。在先进控制技术研究与应用领域具备了很好的研究基础和实验环境，同时在学科发展和科学研究上能跟踪本学科学术前沿，产生了相当数量的高水平教学和科研成果，在国内电气和自动化工程领域具有一定的影响和地位。团队成员近年来发表文章 160 余篇，主持参与国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、省部级重点研发计划、企业研发计划等各类科研项目 40 多项，获奖数十项，其中安徽省科技进步二等奖2项，三等奖1项等。

该项目共建的实验室研究处多项关于水泥、建筑行业的创新从工程实际出发，研究水泥烧成系统建模与控制关键技术，遵循理论与方法研究→仿真平台的搭建→工程化应用的技术路线。稳定并优化烧成工况，稳定产品质量，提高产量，降低能源消耗，减少劳动强度。

同时合肥水泥设计研究院有限公司基于该实验室的研究成果，已完成总包或设计各类水泥生产线500多条。其中包括在亚洲、非洲、欧洲和南美洲的20个海外国家的各类水泥生产线70余条，近年典型业绩包括：广东春潭5000tpd熟料生产线及9MW余热发电项目、山东新泰中联4500tpd熟料生产线、南阳中联6000tpd熟料水泥生产线、巴基斯坦ATTOCK 4000TPD三线及15MW余热发电项目、印度尼西亚P.*** 5000TPD熟料水泥生产线等等

该项目研究成果提出了关于水泥产业、建筑材料等领域的多项新技术、新标准、目前已有多项技术进行了商业转化应用，取得了巨大的经济效益，目前该实验室的倾向于技术入股模式进行成果转化。