本文首先分析了超临界机组及其控制系统设计中主要测量参数的特性,指出这些信号在频域上具有互补特性,因此本文提出将信息融合的思想应用到超临界机组控制中,利用多源信息的互补性,实现信号频域特性的优势互补,以提高系统的控制品质.基于上述思想,本文系统研究了超临界机组的主要控制信号融合算法及其实现方法,解决控制信号测量的准确性和响应速度的要求.本文根据测量信号中信号和干扰的频谱特性的差异,分析了极大极小滤波和互补频域响应函数算法的设计方法,在此基础上基于广义观测器结构提出了"线性低频干扰滤波器"设计方法,并从理论上证明了算法的干扰抑制性能和鲁棒性.该方法充分利用广义观测器结构提供的附加设计自由度对多源信号的不同频段信息进行融合,抑制了低频干扰,同时对有用信息不产生附加相移,解决了超临界机组控制信号测量的准确性和响应速度的要求.进一步本文研究低频干扰滤波器设计方法在非线性系统上的推广问题,针对一类具有光滑非线性特性的非线性系统提出了"非线性低频干扰滤波器"的设计方法,利用基于平衡流形展开的结构分析滤波器性能和辨识系统模型,并分析了该方法的误差特性,证明了它的收敛性,给出了收敛条件.由于超临界机组对象具有光滑性态的非线性,因此研究结果保证了频域信息融合理论在超临界机组中的工程实用性,并且在类似的非线性系统中具有推广价值.为了改善超临界机组控制系统的控制性能,本文提出了基于低频干扰滤波器的控制系统设计方法,利用已有的测量信号和对象的先验知识,基于频域信息融合的思想,使用低频干扰滤波器对燃煤量等难以测量或测量精度不高的状态量进行估计,并将其作为反馈信号应用于超临界机组控制系统设计,有效改善了控制系统精度和抗干扰能力,提高了系统的容错性和健壮性.