随着我国社会的快速发展,城市化进程日益加快,生活垃圾的总量不断攀升,垃圾焚烧发电法得到了越来越广泛的应用。由于该过程具有干扰频繁、强耦合、非线性等复杂特性,不利于控制系统的设计与实现,可能会引起一系列环境污染问题,因而有关该过程的稳定控制、运行优化和参数软测量研究受到了广泛关注。为了使现场调试的成本和风险降到最低,在实际工业现场实施运行优化、稳定控制等方法前,需在实验室进行仿真实验以确定方法的安全有效性。因此,对生产过程的仿真建模与实验平台的开发显得尤为重要。为了给城市生活垃圾焚烧过程参数控制与优化方法的研究提供便捷的操作环境,本文建立了垃圾焚烧过程炉膛温度模型,开发了一套针对垃圾焚烧过程控制的模型操作软件,并设计了一系列实验对炉温模型和软件系统进行了测试与分析。主要工作如下:(1)建立了垃圾焚烧炉的炉膛温度模型。在分析垃圾焚烧工艺过程和机理建模难点的基础上,采用基于数据驱动的方法建立了垃圾焚烧炉炉膛温度模型。由于炉膛温度是垃圾焚烧过程中最重要的控制变量,其模型的准确性对焚烧过程的控制起着至关重要的作用。在分析传统梯度提升回归树(GBDT)建模方法的利弊基础上,本文提出一种改进的梯度提升回归树建模算法,将Bagging方法、随机子空间法的思想与GBDT进行融合,构建了BR-GBDT算法,实现了多个GBDT的并行集成,有利于提高模型的泛化能力。并在UCI数据集上将其与其他经典算法进行对比,结果表明BR-GBDT算法具有更小的误差,能够更精准地实现预测功能;(2)设计和开发了垃圾焚烧过程模型操作软件。在分析实验功能和数据需求的基础上,结合垃圾焚烧过程模型众多和控制任务复杂的特点,基于该过程动态模型,研发了一套垃圾焚烧过程动态模型操作软件。首先对模型软件进行了结构和功能的设计,结构组成包括后台模型层、模块通讯层和人机界面层三层架构。主要功能包括焚烧过程动态模拟、模型计算、数据管理、实时通讯、实时趋势图显示和用户管理等;然后根据模块化的编程思想,采用C#高级语言开发了用户登录管理模块、Unity3D仿真模块、参数设置模块、趋势图模块、数据查询模块和OPC通讯模块等;最后采用MATLAB开发出后台模型,并运用.NET与MATLAB混合编程技术为软件提供后台算法支持;(3)实验研究。采用北京市朝阳区高安屯垃圾焚烧发电厂提供的历史数据对BR-GBDT炉膛温度模型进行了对比实验测试,实验表明其效果优于一些经典方法,证明了模型的有效性。另外,设计了一系列用于测试模型操作软件功能的实验,结果表明该模型软件能够正常运行,能够对垃圾焚烧这一工业过程进行3D仿真和数据操作,可与其他硬件设备实时通讯,进而为半实物仿真平台提供了虚拟的研究对象,也为垃圾焚烧过程控制、优化方法的后续研究打下了基础。