根据对球团矿膨胀性能检测装置的研究现状,以及对未来发展趋势的了解,指出了球团矿膨胀指数测定的重要意义和研究该类装置的重要性。依据国家标准以及结合国内外比较先进的此类装置的研究,针对目前对还原炉温度控制精度不高的问题,设计了高精度炉温控制系统的球团矿膨胀性能测定系统。首先,对测定系统进行了总体设计,包括在测定过程中对还原炉的温度、气体的流量、以及球团矿质量的确定,对实验过程中的实验器件进行选型与控制过程分析。在系统的设计上,根据系统需求,分别从硬件设计以及控制器设计方面进行了设计与研究。在系统的硬件设计上,STM32F107VCT6作为数据采集、传输芯片,并对其外围电路进行了设计,包括存储器的扩展、以太网接口电路设计、串行通信等,实现STM32与上位机的以太网通信。然后对温度信号调理电路进行了设计,包括冷端补偿电路及放大电路,并通过最小二乘非线性拟合方法,得到温度与热电势的关系式,提高了冷端补偿的精度。在控制器的设计上,首先通过分析还原炉的结构及热传导过程,根据还原炉自身加热过程中温度的变化特点为基础,确定了还原炉过程控制的数学模型。然后在此模型的基础上,针对还原炉在加热过程中具有非线性、时变、滞后的特点,采用预测控制中动态矩阵算法,从仿真结果证明了动态矩阵控制降低了超调量,并且克服了时滞现象对系统的影响,满足温度精度的要求。