工业微波能应用技术在发达国家被誉为“二十一世纪新一代技术”并纳入国家新能源战略,微波加热具有“优质、高效、节能、环保”等显著特征,已成为绿色冶金的重要发展方向。但单机微波功率小,连续化生产难,以此为背景,进行大功率微波加热系统热性能和智能化控制的研究,以期获得微波加热工业化应用中,大尺寸谐振腔内的温度分布、升温特性以及由于“热点”所导致被控参数扰动的智能控制策略。首先本论文采用大型多物理场耦合数值模拟仿真软件COMSOL Multiphysics,结合自编程,仿真分析了非相干波源合成的大功率微波加热系统的热性能,在此基础上,应用对控制对象模型依赖性不强的计算智能方法—模糊逻辑、神经网络结合自适应、预测机制,实现了对大功率微波加热系统工业化应用中的循环加热酸洗钛带卷速度的双模糊自适应PID控制、连续酸洗系统酸洗液浓度和温度的自适应直接非线性预测控制、微波深度干燥富硒渣温度的自适应遗传算法PID控制,主要开展的工作及取得的研究结果如下：(1)多源微波加热是一个时变分布式、高维非线性的非自衡振荡过程,“热点”是其温度控制的主要干扰。调压控制磁控管的微波功率输出是一个二阶环节。(2)非相干微波源合成大功率微波加热系统功率的智能控制研究。通过研究微波源的位置、’自身发热温度、使用时间寿命对微波功率的影响。采用自适应遗传算法,以所需微波功率为优化函数,微波源自身发热温度和使用寿命为约束条件,实现了基于自适应遗传算法的210个微波源功率寻优开环调节,在主频为1400MHz的Pentium(R)M上用大约2.8s得到了需求功率的满意解。(3)测定了HCl、HF、H2SO、HNO3和混合酸(HF+HNO3)的复介电系数,吸波性能依次增强。数值计算了米级大尺寸多微波源加热系统的热性能,计算了微波加热腔内循环酸液在不同初始温度、微波功率、液体流速、应用管半径对升温和温度分布影响结果的模拟计算,与微波循环加热扩大试验研究的实测数值相比,出口温度误差为11.3%,最大相对误差为14.1%,二者的变化规律基本一致。(4)针对微波循环加热酸洗板带卷酸洗速度的控制,采用类串级的双模糊自适应PID算法,考查仿真时间为300s,在200s时馈入由于“热点”引起对象环境变化的干扰,结果表明,该类串级控制系统能有效地适应温度和压强的变化,并平滑克服了扰动,从而确保酸洗液温度和紊流强度匹配上板带卷的酸洗速度。实际应用效果表明,减少了由于“热点”所导致酸液升温误差的40%。(5)根据微波加热循环酸洗钛带卷过程洗液的浓度、微波加热的温度,建立了基于动态神经网络的自适应直接非线性预测控制模型。设计了基于具有可变增量因子和遗忘因子的RLS算法训练串-并联的动态神经网络的辨识模型,并建立了以该模型为预测的自适应非线性模型预测控制算法。系统仿真验证了控制器结构的有效性和控制算法的收敛性及可行性,对给定跟踪、模型失配的响应过程进行了仿真,表明该控制模型可以实现对酸洗液浓度、温度给定参考的跟踪和有效克服“热点”等对其的扰动。(6)在传统PID反馈调节策略的基础上,通过调整馈入微波深度干燥富硒渣过程变化的信息,采用基于遗传算法在线调节的自适应PID控制算法实现了微波深度干燥富硒渣的温度控制。结果表明,在5种典型的过程模型计算中,于30秒时馈入由“热点”所导致被控温度扰动,显示出算法在线整定结果鲁棒性更好,抗环境干扰能力更强。同时,应用于多层旋转的工业微波深度干燥富硒渣的温度控制结果也好于常规PID,说明算法也适用于非线性系统的参数整定,因而有较大的优越性。实际应用效果表明,有效减少了由于“热点”所导致的硒挥发量。大功率微波加热系统及其智能控制加热酸介质、干燥富硒渣的工业化应用取得了显著的效果：(1)替代了传统的锅炉-石墨加热器,从根本上杜绝了燃煤带来的环保压力,避免了电加热系统脆弱的抗腐蚀性能以及燃煤锅炉-石墨换热器孔道易结晶堵塞的难题,比之于燃煤锅炉加热混酸介质,预热时间缩短了80%,降低能耗约为75%,并消除了燃煤锅炉带来的NOx、SO2等污染。提高了酸洗连续性(连续酸洗钛带卷直接增值达1.2亿元)和酸洗效率(相比深槽提高20%),避免了钛带卷的欠酸洗和过酸洗(一次酸洗合格率提高了15%)。(2)将含水量约为30%的富硒渣原料干燥脱水至1%,由传统电阻加热耗时60～70h缩短为2h。有效减少了由于“热点”所导致的硒挥发量,硒回收率提高了2～3%。提高了干燥的连续性和干燥效率,减少了劳动强度,有效的降低了能耗,提高了金属收得率。