焦炭是钢铁冶炼行业的主要原料,在生产焦炭的过程中会产生大量的荒煤气副产品。有效地回收这些荒煤气加以合理的运用可以防止荒煤气扩散到空气中给环境带来的污染,而且使用一部分荒煤气还可以节省能源,这在焦炭生产中是十分重要的环节。在焦炭生产过程中焦炉集气管的压力是至关重要的参数,压力控制的稳定与否不仅会与所生产出的焦炭产品质量息息相关,而且还会影响到焦炉的使用年限以及周边环境。因此,对钢铁冶炼行业而言研究焦炉集气过程控制有着十分重要的意义。焦炉集气过程具有多变量、非线性、大扰动等控制难点,是一个十分复杂的工业生产流程。传统的控制方法大多只考虑调节蝶阀,忽略了鼓风机吸力对稳定集气管压力所起的作用,因此本文将蝶阀和鼓风机作为一个整体考虑,通过调节鼓风机以进一步提高集气管压力系统的控制性能。文中以沈阳焦化厂集气管压力系统为背景,在熟悉焦炉集气管压力系统的工艺流程及各种设备的物理特性后,主要研究了焦炉集气管压力系统的机理建模方法及基于BH-SC算法的专家控制系统在整体控制上的应用。首先,本文给出了国内外专家学者在焦炉集气管压力系统中的研究现状,通过分析焦炉集气管压力系统设备物理特性及工艺流程特点,运用机理建模方法将焦炉集气管压力系统的动态数学模型进行建立。采用仿真实验的方法将该模型的特性一一测试,检验所建立的模型正确与否。其次,本文在原有集气管压力系统PID控制回路的基础之上,采用黑洞(BH)算法和谱聚类(SC)相结合的方法,提出了基于BH-SC算法的专家控制系统,从而实现对焦炉集气管压力系统中的鼓风机部分进行自动控制。最后,在Matlab的Simulink中,搭建了焦炉集气管压力控制系统的仿真模型,对所提出的基于BH-SC算法的专家控制系统进行了仿真验证。仿真研究表明,文中的方法能够在集气管压力满足要求区间的前提下,还能使蝶阀开度在合理区间内,有较好的抗干扰性能,控制效果良好,证明了本文方法的有效性。