随着超临界火力发电机组逐渐成为我国火电领域的重要发展方向,对其控制的要求也不断提高,然而机组具有较高的温度与压力,并且伴随着非线性、强耦合等复杂特点,因此需要不断深入对超临界协调控制系统的研究。本文在总结了协调控制方案已有成果的基础上,完成了超临界机组鲁棒控制器设计及控制器降阶方法的研究,并提出了协调控制与主汽温的联合控制方案。其主要研究成果为:1)使用鲁棒控制作为理论框架,设计了适用于超临界协调控制系统的多变量鲁棒控制器:按照系统定值跟踪的控制目标,引入期望闭环响应矩阵与输出加权滤波器,构建了系统的广义对象,并基于线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)方法求解该对象的鲁棒控制问题,获取满足闭环系统H∞范数最小的控制器,确保系统符合鲁棒稳定性条件。通过与模型预测控制的仿真对比,验证了此方法的优越性,能满足电厂复杂的控制需求。2)由于高阶控制器在分布式控制系统(Distributed Control System,DCS)中实现困难,给出了基于系统辨识理论的控制器降阶方法:将高阶控制器作为待辨识模型,采用广义二进制噪声(Generalized Binary Noise,GBN)信号开环激励控制器,获取辨识实验中控制器的输入输出数据,在满足辨识相对误差较小的前提下,选择低阶模型进行辨识。此外针对PID控制器在实际电厂的普及,提出了低阶模型转换为PI以及基于离散PID结构的参数辨识方法,仿真结果表明,辨识结果令人满意,并且能基本保留降阶前的控制品质,为电厂PID的结构与参数整定带来了全新的思路。3)通过对超临界机组主汽温的特性及现有控制方法的分析,提出了协调-主汽温联合控制系统:引入与主汽温存在耦合关系的物理量,该变量与协调控制系统相关,因此构建联合控制系统,充分考虑对主汽温产生影响的因素来实现对其更全面的控制。之后,采用鲁棒控制及降阶框架对该系统设计控制器,通过仿真验证了该控制系统优于传统方法,减少耦合变量对主汽温干扰的同时,保证对其控制的快速与稳定。