水泥由于其原材料丰富,性能良好,被广泛应用在包括建筑工程和各类基建工程项目中,早已成为一种不可或缺的建筑原材料。球磨机是水泥粉磨环节中最为重要的设备,磨机内物料的总量称为磨机负荷,其在很大程度上会影响球磨机运行状态。负荷高时,磨机粉碎作用严重减弱,使成品质量下降;负荷低时,不仅会造成能源浪费,而且容易损坏设备。因此将磨机负荷控制在一个合理区间内,有利于稳定产品质量、提升企业效益。本文对水泥联合粉磨工艺流程及各主要设备进行了详细的介绍,剖析了影响磨机负荷变化的众多因素,明晰了磨机负荷建模与控制的难点,结合现场实际生产情况和生产数据,确定了磨机负荷关键变量。针对球磨机磨机负荷建模问题,引入了子空间辨识方法,利用一些几何和线性代数方法得到系统的信号子空间,进一步使用最小二乘法求得系统矩阵,从而建立以循环风机转速为输入、出磨提升机电流为输出的磨机负荷状态空间模型。为了进一步实现磨机负荷自动控制,在子空间辨识的基础上,考虑了一种结构简洁、易于实施的直接子空间预测控制方法。在传统模型预测控制框架下,使用子空间线性预测方程作为预测模型,进而完成了控制器设计;针对实际生产中普遍存在约束的情况,设计了磨机负荷带约束子空间预测控制器,将相关约束条件进行处理后,通过求解一个二次规划问题得到系统输入量,最终实现了对磨机负荷的有效控制。考虑到工程应用,采用MATLAB+C#混合编程方法,开发了基于子空间预测控制算法的球磨机负荷预测控制系统,并针对实际生产中存在原料易磨性不稳定造成磨机负荷波动的情况,引入了基于专家规则的前馈补偿方法,最终将控制软件进行了仿真测试,验证了本系统的有效性。