电熔镁砂是一种熔点高、抗氧化性和抗渣性强的高级耐火材料，被广泛用于多个领域，其主要生产设备是三相交流电熔镁炉。电熔镁炉属于矿热电炉的一种，是典型的高耗能设备，熔炼过程中合理的降低产品单吨能耗将直接为生产企业带来可观的经济效益。为了实现在保证产量的前提下尽量降低产品单吨能耗的控制目标，电熔镁炉控制系统需要能够实现电流优化设定、电流跟踪控制等复杂控制功能。由于熔炼过程具有强耦合、强非线性等综合复杂特性，因此所设计的控制算法通常较为复杂，直接在实际生产过程中进行研究与测试风险大、成本高（时间成本，人力成本和设备成本等）、周期长，对控制算法的开发造成一定的影响。针对以上问题，开发能够充分模拟真实电熔镁炉动态特性，方便开发各类复杂控制算法并基于电熔镁炉动态特性进行算法验证的系统平台具有重要意义。
　　考虑到嵌入式控制器具有集成度高、对复杂算法支持能力强、编程简单等特点，本文在国家自然科学基金重点项目“流程工业优化控制与安全运行知识自动化系统设计方法与应用研究”支持下，作为流程工业综合自动化国家重点实验室重点建设的平台，开展了嵌入式电熔镁炉运行优化仿真实验系统平台的研发工作，主要工作如下:
　　1.设计了由虚拟对象子系统、控制算法开发子系统以及嵌入式控制子系统组成的嵌入式电熔镁炉运行优化仿真实验系统。虚拟对象子系统用于模拟实际电熔镁炉生产特性;控制算法开发子系统用于开发复杂控制算法;嵌入式控制子系统用于执行所开发的算法，实现电熔镁炉运行优化控制算法的仿真。
　　2.设计开发了系统硬件平台。根据系统需求，虚拟对象子系统与控制算法开发子系统硬件部分采用工业控制计算机，嵌入式控制子系统硬件由基于X86架构的嵌入式CPU主板、电源模块和自主开发的嵌入式机箱构成。为实现各个子系统之间的通讯，虚拟对象子系统与嵌入式控制子系统通过串口实现数据实时传输，而控制算法开发子系统与嵌入式控制子系统则通过以太网实现控制程序快速下载;为使相关硬件设备能够正常工作，利用S函数开发了硬件驱动程序。最终完成系统硬件平台搭建。
　　3.设计开发了系统软件平台。首先，设计与开发了虚拟对象子系统软件，包括电流模型的建立，模型软件的开发和模型监控界面的设计与开发。为了丰富系统功能，使仿真系统能够进行不同类型的建模实验，分别采用最小二乘方法和随机权神经网络方法建立电流模型。在所建立模型的基础上，利用MATLAB软件平台建立虚拟对象模型，并利用西门子WinCC组态软件开发了模型监控界面，用于实现对电流模型运行效果的监视和模型选择、模型参数设置等功能。其次，设计与开发了控制算法开发子系统软件，用于研究人员开发控制算法软件并利用MATLAB中的RTW(Real-time Workshop)机制将所开发的算法软件自动编译成嵌入式C代码并下载至嵌入式控制器。最后，设计与开发了嵌入式控制子系统软件，包括控制程序与监控程序的部署。在Linux实时操作系统环境下，使用QT软件开发监控模块，并将控制算法开发子系统生成的控制程序加载至QT工程中进行调试与编译，生成可执行文件。最终控制程序能够根据当前运行状况调节电流设定值，同时保证三相电极电流能够稳定跟踪电流设定值，而监控程序能够监控运行优化算法运行效果，如电流设定值、三相电极电流、三相电机转动频率以及单吨能耗等，同时实验人员可以调节控制器参数。
　　4.仿真系统的实验验证。针对建立的电流模型进行了虚拟对象模型仿真实验，实验结果表明所建立的模型能够模拟实际电熔镁炉电流动态特性。基于所建立的电流模型，开展了电熔镁炉运行优化算法实验研究，验证了所开发系统的可用性。