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磨浆过程作为造纸工业最为重要的环节之一,主要为后续造纸环节提供满足相应物理特性的纸浆。纸浆是整个造纸工业重要的生产原料,其质量决定了最终纸品的诸多性能,如纸品伸缩率、抗张强度及撕裂度等。实际工业生产中,磨浆过程纸浆质量主要取决于纤维长度和游离度（CSF）。若纤维长度过短或游离度偏低,则磨浆过程能耗高、脱水率低,并且由于纤维含水量过高,也会造成后续造纸环节纸品烘干过程的能耗显著升高;而若纤维长度过长或纸浆游离度太高,虽然有利于提高纸品生产的脱水效率和降低烘干过程的能耗,但过大的孔隙率将会严重影响均匀度、强度及平滑度等纸品质量指标。因此,磨浆过程尤其是纤维长度与游离度的控制直接关系到整个造纸的纸品质量和运行能耗。然而,实际磨浆过程中由于纤维之间的相互揉搓、挤压、分丝、切断帚化以及设备老化等不确定性因素的影响,使得纸浆纤维长度分布形状具有较强的非高斯随机分布动态特性,而纤维长度的均值并不足以完全描述纤维长度分布的统计信息,因此,传统纤维长度的均值控制方法难以有效控制纤维长度分布形状。为了提高纸浆质量、降低运行能耗和生产成本,需要研究针对具有非高斯随机分布动态特性的磨浆过程控制方法。针对当前磨浆过程存在的问题和控制方法研究的不足,依托国家自然科学基金重点项目“面向节能降耗和纤维形态分布的制浆过程运行优化控制（61333007）”,以当前造纸工业中广泛的化学热磨机械制浆方法下典型的磨浆过程为研究对象,开展基于随机分布控制的磨浆过程控制方法研究,主要工作如下:1)针对基于纤维长度均值的传统控制方法难以有效控制具有非高斯随机分布动态特征的磨浆过程纤维长度分布形状的问题,将数据驱动建模与控制和随机分布控制（SDC）相结合,研究基于SDC的磨浆过程纤维长度分布形状控制的系列方法,包括几何分析双闭环迭代学习控制（ILC）方法和数据驱动预测概率密度函数（PDF）控制方法。A.针对难以通过机理分析方法建立磨浆过程纤维长度分布形状数学模型,进而实现纤维长度分布形状控制的难题,将数据驱动建模和控制相结合,集成数据驱动子空间参数辨识、几何分析双闭环迭代学习控制与随机分布控制（SDC）等理论方法,提出基于几何分析双闭环ILC的磨浆过程纤维长度分布形状控制方法。所提方法针对具有非高斯随机分布动态特性的磨浆过程特有的时空特征设计双闭环控制结构,分别基于ILC原理通过跟踪误差实现输出PDF模型和控制量的迭代更新。在内回路,基于ILC原理构建磨浆过程纤维长度分布形状的PDF模型和参数自适应调节机制,包括权值向量的线性子空间参数辨识和基于迭代学习的基函数参数自适应调整;在外回路,通过引入基于几何分析的ILC方法实现磨盘间隙、稀释水流量等控制量的更新,从而提升闭环控制系统的收敛速度等控制性能。基于工业数据仿真实验结果表明所提方法通过磨浆过程空间变量（基函数形状）和时域变量（权值向量）的混合动态控制,实现了磨浆过程纤维长度分布形状控制。B 针对磨浆过程运行工况时变,采用传统线性子空间辨识建立纤维长度分布形状动态PDF模型存在泛化能力弱、精度不高的问题,集成智能建模、数据驱动预测控制以及随机分布控制,提出基于数据驱动预测PDF控制的磨浆过程纤维长度分布形状控制方法。首先,利用智能建模方法构建表征控制输入与权值向量之间动态关系的非线性模型;然后,通过引入基函数参数的迭代学习更新机制,根据动态PDF模型误差对基函数参数进行自适应调节;最后,在构建纤维长度分布形状PDF模型基础上,综合随机分布控制和数据驱动预测控制,将控制器设计转化为求解有约束的最优化问题,基于工业数据仿真实验验证了所提方法的有效性。2)针对当前磨浆过程除了要获得满足特定要求的纸浆纤维（如纤维长度分布形状、游离度）,还需要尽可能降低运行能耗和生产成本的问题,综合随机分布控制与多目标预测优化控制,研究面向纸浆质量和运行能耗优化的磨浆过程多目标优化控制方法。A.针对当前磨浆过程仅关注于单一的表征纸浆质量指标滤水性能参数（即纸浆CSF）控制,而忽略了运行能耗及生产成本的问题,提出面向纸浆CSF和运行能耗优化的磨浆过程多目标优化控制方法。所提方法在纸浆游离度与运行能耗之间的非线性机理模型基础上,通过最小二乘参数估计方法构建磨浆负荷、产量等与控制量之间的动态关系模型,从而建立磨浆过程CSF机理与数据相结合的非线性混合动态模型。在此基础上,提出了面向纸浆CSF和运行能耗优化的磨浆过程多目标优化控制方法。基于工业数据实验结果表明所提方法不但使得磨浆过程输出纸浆CSF获得满意的设定跟踪性能,而且能够有效降低过程运行能耗,实现面向输出纸浆CSF和运行能耗优化的磨浆过程多目标优化控制。B.针对以纸浆CSF或者纤维长度的均值为单一控制目标的磨浆过程控制模式难以全面实现纸浆质量指标有效控制的问题,进一步提出面向纸浆CSF和纤维长度分布形状的磨浆过程纸浆质量指标多目标优化控制方法。一方面,将控制纤维长度分布形状取代传统纤维长度的均值进行控制,从而克服纤维长度的均值作为衡量纸浆质量指标的不足。另一方面,综合数据驱动控制、随机分布控制和多目标预测控制,在构建的纸浆CSF和纤维长度分布形状纸浆质量指标的混合动态预测模型基础上,提出了面向纸浆CSF和纤维长度分布形状的磨浆过程纸浆质量指标多目标优化控制,实现具有时空特性的纤维长度分布形状优化控制以及纯时域特性的纸浆CSF优化控制。基于数据仿真实验验证了所提方法的有效性。