后备盘台是先进主控室的重要组成部分和重要的安全屏障，其功能是在数字化仪控系统失效时，维持核电站的正常运行或将核电站引导到安全的状态下。后备盘台人机界面布局不仅直接关系到操纵员的认读、操控的准确性和效率，而且关系到核电站运行的安全和效益。可见，对其布局优化进行研究具有重要的理论意义和应用价值。本文以核电站主控室后备盘台人机界面为研究对象，针对人机界面经验布局法存在的问题，主要对人机界面布局建模与基于粒子群算法（PSO）的界面布局优化设计等问题进行了研究，其主要研究工作如下。分析了核电站主控室人机界面布局的工效学标准，并依据相关标准，分别对显示器、操纵器和盘面的布局原则进行了归纳和总结，确定了核电站主控室后备盘台人机界面布局的重要性、操作频率、操作顺序、相关性、相容性等，作为核电站主控室后备盘台人机界面布局优化设计的原则。针对后备盘台人机界面的重要性、操作频率、操作顺序、相关性和相容性各布局原则，分别建立相应的数学模型。从台面的总体布局出发，需综合考虑各布局原则之间的相互关系，并依此构建布局优化目标函数，将实际人机界面的布局问题抽象成为组合优化的数学问题。依据后备盘台布局优化问题的特点，进行了基于Monte Carlo方法的算法测试与布局优化方法研究。通过构建标准测试界面，采用PSO进行布局求解，测试前文构建的布局优化目标函数的合理性和适用性，测试PSO布局优化算法解决本布局问题的有效性。通过构建概率密度函数及两种用于求解其系数的最小二乘法格式，对标准测试界面布局结果的分布规律进行分析。最后，给出了一种基于统计学的对优化结果进行分析的方法。在构建的数学模型和目标函数的基础上，采用PSO进行了后备盘台人机界面的布局优化计算。通过Monte Carlo布局优化实验，对PSO计算中影响迭代次数和优化结果的惯性权重、学习因子、粒子速度、粒子数和最大迭代次数等各参数进行了研究和测试。提出了改进的惯性权重的先减后恒值分段连续进化策略，以及学习因子的循环变化策略；给出了粒子速度、粒子数和最大迭代次数等参数的优化设置方法；获得了相应的PSO优化计算流程图。为了满足后备盘台人机界面布局优化的工程设计需求，使用Visual Basic语言，开发了PSO元件布局优化系统软件ICPPSO Suite，应用于核电站主控室后备盘台人机界面的布局优化实例中，实现了自动布局。