高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置(Top Gas Pressure Recovery TurbineUnit)简称TRT，是目前国际上公认的有价值的二次能源回收装置。TRT装置虽然可以回收原来浪费在减压阀组或比肖夫除尘器上的压力能，但必须确保高炉炉顶压力的稳定。因此TRT的运行首先是应该保证炉顶压力的稳定，特别是TRT装置紧急停机情况下的炉顶压力的稳定。本文针对高炉顶压控制的稳定性要求，对TRT系统机理建模得到模型结构，并通过测试建模法辨识出模型参数，得到了以静叶开度和旁通阀开度为控制量、高炉炉顶压力为被控制变量的高炉炉顶压力控制模型，并以此模型设计了TRT系统紧急停机工况下的前馈控制。在介绍了非线性PID控制的原理及特点，以及史密斯(Smith)预估控制器的原理及其对对象模型误差敏感的特点的基础上，本文提出了史密斯预估—非线性PID控制器设计，以改善控制效果，同时增强控制器的鲁棒性。利用仿真工具MATLAB，对所设计的史密斯预估—非线性PID控制器进行了仿真，演示了其控制效果及其鲁棒性。同时针对TRT系统紧急停机过程，在所设计的史密斯预估非线性PID控制器的基础上加上克服干扰的前馈控制，并进行了仿真，验证了所设计的控制器控制效果的有效性。本文最后介绍了TRT的控制系统组成，包括顺序逻辑控制系统、反馈控制系统及过程监视系统。并针对ABB DCS系统的特点，进行了控制系统的硬件设计，如过程控制站CPU配置、项目I／O模件的配置和硬件的参数配置等，同时进行了控制系统的软件设计，如监控软件的设计、程序控制的软件设计等。