在国家大力倡导节能减排的背景下,兼顾环保和经济两方面特点的超临界CFB机组越来越多得到行业的重视,针对此类机组的建模与控制研究也日益增多。但目前已投产的此类机组较少,相关特性试验、运行经验十分匮乏。其协调控制系统的设计与优化套用传统煤粉炉的“PID+负荷前馈解耦”的控制策略,缺少对流化床机组自身特点的考虑,难以实现复杂对象的控制目标。因此针对此类机组建立较为精确的数学模型,采用先进的控制算法设计和优化机组的协调控制系统,对保证机组安全、经济、环保地运行具有重要的应用价值。本文主要研究内容包括:1)通过对循环流化床锅炉燃烧系统的主要设备、工作原理、重要变量控制问题的详细阐述,总结出循环流化床锅炉控制的难点和特点。其次介绍了状态空间辨识算法的原理并借鉴以往超临界机组的3输入3输出的模型结构,建立了一种新型4输入4输出的机组模型。并结合输入输出数据辨识得到该机组在典型工况点下的状态空间模型,对模型的精度和有效性进行了验证。2)根据所建立的机组模型,提出了一种4*4的超临界CFB机组的协调控制结构;并将一种新型热量信号引入该协调控制系统的设计中,用于煤质校正。根据上述设计的控制结构,采用多变量约束预测控制算法设计该机组协调控制系统的控制器。仿真过程中采用软约束方法优化处理变量约束无解问题,通过AGC负荷跟踪性能和预测算法抗干扰性能的仿真实验,从跟踪、解耦、鲁棒性等不同角度验证该算法在协调系统中的控制性能。3)采用MATLAB和C++设计了该机组的协调控制优化软件;针对该电厂实际情况进行DCS系统内逻辑组态的设计和修改;并对优化控制软件的实验室测试进行了分析和现场调试准备进行了说明。