电熔镁砂具有抗氧化、熔点高以及绝缘性强等特性,被广泛用于冶金、航空航天、化工等领域。用来冶炼电熔镁砂的设备是三相交流电熔镁炉,电熔镁炉是一种典型的高耗能设备,熔炼过程需要采用复杂的运行优化控制算法,通过确定最优的电流设定值并控制三相电极电流稳定跟踪最优设定值,进而实现保证产品产量的前提下使单吨能耗能够处于目标值范围内并尽可能小的控制目标。基于电熔镁炉熔炼特性和控制目标,本文设计开发一套电熔镁炉运行优化控制半实物仿真软件,为算法研究人员所提出的算法提供一个仿真验证的平台。同时,该仿真软件还可用于学生的教学过程,有助于学生直观掌握运行优化控制算法在工业环境下的实际应用。基于上述原因,本文在自然科学基金“面向节能降耗的电熔镁炉智能闭环设定控制方法研究”的资助下,研究开发一套电熔镁炉运行优化控制半实物仿真软件。该软件能够模拟电熔镁炉工业现场的动态特性,并实现对电熔镁炉熔炼过程运行优化控制算法的验证。本文具体工作如下:1.设计了由被控对象模块、运行优化控制算法开发模块以及仿真效果监控模块组成的电熔镁炉运行优化控制半实物仿真软件。被控对象模块用于模拟实际电熔镁炉熔炼过程的动态特性;运行优化控制算法开发模块用于进行控制算法的设计、开发与调试;仿真效果监控模块用于对所开发的控制算法的控制效果进行实时监控。2.实现了电熔镁炉运行优化控制半实物仿真软件,按被控对象模块、运行优化控制算法开发模块以及仿真效果监控模块三个部分分别进行了开发。（1）被控对象模块由被控对象模型子模块、模型校正子模块、云端数据读取子模块组成。其中被控对象模型子模块采用Matlab软件平台开发,用于模拟电熔镁炉熔炼过程动态特性;为了提高模型精度,模型校正子模块通过云端数据读取子模块读取存储在云端的电熔镁炉真实过程数据,并利用所获得实际过程数据对被控对象模型进行离线/在线校正,确保模型精度。并通过基于Wincc组态软件开发的监控界面实现模型校正的人机交互功能。（2）运行优化控制算法开发模块采用基于模型的设计（MBD）思路,能够实现熔炼过程电流回路控制、电流设定控制、自优化校正等算法以及用户自定义算法的开发,并借助Matlab中的RTW机制将所开发算法模型自动编译成嵌入式代码文件,通过SFTP将文件自动下载到嵌入式控制器中,实现复杂算法的开发流程;（3）仿真效果监控模块基于Linux实时操作系统环境,采用Qt软件平台开发了仿真效果监控软件,能够进行仿真实验过程的实时监控。并可采用不同评价指标对实验结果进行评价,当发现实验效果不佳时,可通过人机交互界面对算法参数进行调整,改进算法性能。3.仿真软件的实验验证。针对建立的三相电流模型进行了被控对象模型的实时仿真验证,实验结果表明所建立的电流模型能够模拟实际电熔镁炉电流动态特性;基于三相电流模型和单吨能耗模型,开展了电流回路控制、电流设定控制、自优化校正等算法的实验研究,验证了所开发软件的可用性。