就目前的能源现状来看,我国以燃煤为发电行业主力的局面将会继续持续相当长的一段时间,而清洁煤发电又是我国电力行业的导向。由于循环流化床(CFB)技术和超临界技术的低成本和高效率的巨大优势,两种超临界循环流化床技术的结合不仅在煤炭燃烧资源上存在很大的应用价值,在脱硫脱硝和供电效率方面也具有明显优势。因此,超临界循环流化床锅炉机组机炉协调系统的控制研究是推动燃煤发电技术的重要研究领域。超临界循环流化床锅炉的运行过程复杂多变,耦合极强。本文以超临界CFB锅炉机组协调控制系统为对象,主要开展以下研究内容:首先,根据超临界CFB装置的炉膛内质量能量变化过程,给水侧各装置的压差以及汽轮机工作的动态过程,建立了超临界CFB机组锅炉侧和汽轮机侧的非线性控制模型。结合四川白马电厂600MW超临界循环流化床锅炉机组的历史实际运行数据,对所建立的超临界循环流化床非线性控制模型进行了系统辨识和参数估算。最后,通过仿真曲线和实际曲线的对比验证了该模型的准确性和良好的泛化能力。同时,从阶跃扰动响应和可控可观特性两个方面研究了超临界循环流化床锅炉机组协调系统的非线性特性。其次,为了进一步改善锅炉的非线性特性,本文对超临界循环流化床机组协调控制系统进行了解耦控制设计分析,通过求解相对增益矩阵,在多变量系统中实现了变量配对,并利用前馈补偿解耦控制原理,实现了模型的解耦控制设计,最终证实了该设计的实用性。最后,根据预测控制的基本原理,分析并计算了预测控制中的重要参数,并利用基于状态空间的预测控制将模型转化为二次规划形式,得到最优控制量。最终利用实际仿真曲线验证了多变量预测控制系统在各个综合性能方面的优越性。