由于能源消费的持续增长和环境保护的努力,尽管可再生能源容量已迅速增加,但火电厂仍然是满足可变负荷需求的可靠电力供应的关键。此外,风能被公认为是最环保的能源之一,与其他可再生能源相比,其增长速度最快。因此,提高发电系统（热力和风力发电系统）的效率,以满足日益增长的能源需求变得更加重要。为了保证发电机组在需求负荷变化和风速变化下的可行性和响应能力,必须对其进行优化控制设计。因为这些发电系统具有很强的非线性,所以利用传统的线性控制技术实现这一任务十分困难。随着这些发电系统装机容量的逐步增加,电厂的经济性越来越受到人们的重视。如今,对电厂运行的主要关注已从完全跟踪控制问题转向环境和经济问题。这些发电系统的经济性能一般采用分级递阶模型预测控制结构进行管理,其中底层实现动态跟踪性能,上层实现经济性能。尽管该体系结构实现了稳态优化,但可能忽略了发电过程的动态优化。与此相反,系统的输入约束是物理特性决定,而由于不可预期的干扰可能会使状态处于可行域之外,状态约束也可能无法满足。在早期为这些发电系统设计经济模型预测控制（EMPC）框架所作的工作基础上,为了保证这些发电控制系统的有效性能,还需要解决四个额外的问题:（1）以往的建模技术虽然具有良好的稳态控制性能,但它们的模型都是近似得到的,可能会导致动态控制性能的恶化;（2）可以采用适当的技术（如输入输出反馈线性化（IOFL）方法）实现精确建模,但需要构造约束映射算法,将原始输入约束转化为基于控制器输出变量的新形式;（3）在以往的稳定MPC方案中,没有考虑这些发电系统的输入速率约束;（4）在EMPC方案设计中应考虑发电系统的状态约束和扰动。因此,本文的主要工作如下:（1）提出了一种基于IOFL方法的锅炉汽轮机系统最优EMPC方案。利用IOFL方法将非线性汽轮发电机组解耦为一个新的线性系统,用于构造IOFL-EMPC策略。该控制器采用经济二次规划的形式,考虑了汽轮机组的输入和输入速率约束。此外,利用自适应迭代算法进行约束映射,保证整个预测时域内可在有限步内得到可行解而不违反原始约束。（2）提出了一种基于IOFL方法的锅炉-汽轮机系统稳定EMPC方案。通过应用一种约束映射策略,将实际的输入约束转换为基于控制器输出变量的新形式。此外,利用线性矩阵不等式形式的最小-最大MPC问题,在考虑输入和输入率约束的同时,保证了该方案的稳定性。进一步地,IOFL-EMPC方案将经济优化和锅炉汽轮机机系统动态跟踪集成到一个在线框架中。（3）提出了一种模糊软约束的锅炉汽轮机系统EMPC方案,保证了存在持续扰动的情况下系统的稳定性和动态经济性能。通过考虑输入约束和软状态约束的线性矩阵不等式形式的软约束MPC问题,设计在线线性反馈控制来保证所提控制器的稳定性和可行性。该方法将经济优化和模糊控制系统的动态跟踪结合为一个在线框架。（4）提出了一种平衡计算负担和最优性的部分离线控制策略,用于实现风电机组控制。通过一种利用线性矩阵不等式处理输入速率约束的方法,改进了拟最小-最大策略,保证了风机系统的闭环稳定性。在此基础上,提出了一种基于多模型的风力机桨距控制的稳定EMPC方案,在保证稳定性的前提下改善动态经济性能。在满足输入约束和状态约束的前提下,通过求解在线线性矩阵不等式问题,提出了一种最小-最大MPC方法来保证风力发电系统的可行性和稳定性。