我国现有煤层绝大多数都远离地表,这些煤层都必须采用井下开采方式,而井下开采方式必须建立安全可靠的煤矿通风系统。通风系统是确保煤矿安全生产的重要设施,也是煤矿企业的主要耗能耗资部分。煤矿通风系统稳定、安全、高效运行对煤矿安全生产、节能减排和降低成本都具有重要的意义。首先,分析了煤矿通风系统在煤矿安全生产中的重要地位,阐述了优化调控对煤矿安全、节能减排和提高管理水平重要意义。针对通风安全需求,提出稳风倒机方法,建立主通风机侧等效模型和稳风倒机优化控制模型;基于图论,构建了复杂通风网络按需分风增阻能耗优化调节模型,以及以调压、调阻的混合型调控方式,提出了混合型复杂通风网络能耗、建设投资成本以及改造利润损失的多目标优化调控方法,构建了混合型复杂通风网络多目标优化调节模型。其次,针对传统算法无法满足复杂通风网络这种大规模、多变量、多约束、多峰、非线性非凸的复杂问题求解,提出改进粒子群算法对复杂通风系统进行优化调控。借鉴集成系统的层次结构和生物行为异质性,提出采用层次结构和粒子异质行为的新型扩展层次异质粒子群算法EH~2PSO,以“求精”“发现”因子扩展粒子探索能力,以分层结构增强粒子间信息共享能力,基于种群拥挤或早期停滞检测选择粒子异质行为,以标准PSO(SPSO)等5种PSO算法构建异质行为池。并经基准函数对EH~2PSO的算法进行测试与比较研究,证明算法性能优越性。再次,根据建立的稳风倒机模型,提出了基于Fuzzy-PID的稳风倒机控制策略,建立稳风倒机模糊推理规则;提出了基于约束规划的稳风倒机控制策略,研究了约束规划风门角度调整歩长区间对井下风量变动影响;提出了基于EH~2PSO算法控制的煤矿主通风机稳风倒机方法。结果证明基于EH~2PSO算法控制的煤矿主通风机稳风倒机方法能够保持井下风量变动最小(小于0.8%)。开发了稳风倒机控制系统并经实际应用证明倒机过程井下风量稳定。另外,基于知情解引导粒子快速收敛于全局最优解的算法改进思想,提出在SMPSO算法种群引入角点解形成Corner-SMPSO。在角点解的求取上,提出将多目标转化为双目标优化的方法进行求取,并就不同的Pareto前沿类型,探讨了角点解的求解方法及其有效性,形成双目标SMPSO求解多目标问题角点解方法;基于DLZT系列基准函数,就Corner-SMPSO算法,引入角点解与否、引入时间进行比较研究,证明了引入角点解后多目标搜索算法性能在收敛速度和求解精度上有较大幅度提升,且引入角点解时间不同对算法性能改进没有明显影响。最后,提出基于EH~2PSO算法的复杂通风网络能耗优化调控方法。经与采用Clerc’s Constricted PSO等三种PSO算法的优化调控对比研究,结果表明:采用EH~2PSO算法进行优化,较其他三种算法求解速度快、精度高,能够使多风机混合型复杂通风网络功耗最低。提出了基于Corner-SMPSO算法的混合型复杂通风网络多目标优化调控方法。综合考虑通风网络通风能耗、建设投资成本和因改造导致的停产利润损失,以国内多风机混合型通风网络为实例,采用Corner-SMPSO算法对混合型复杂通风网络进行多目标优化,求取最优解集为煤矿通风网络运行管理提供决策依据。实验结果提供多目标优化调控解集,供煤矿企业决策选择。论文有图50幅,表31个,参考文献147篇。