截止2013年12月，我国已投运的核电机组虽然达到17台，总装机容量达到1500万千瓦，但我国核能发电量还不足全年全部发电量的2%，也远远不及全球核能发电量占所有发电量17%的平均水平；同时，在2007年国家发改委就制定并相继修订了《核电中长期发展规划(2005-2020年)》来积极支持清洁能源核电的发展。核电容量在电网中比重的日益增大将越来越迫切地要求核电机组参与电网调峰，让核电机组适时地进行负荷跟踪运行。负荷跟踪运行可以有效协调机组产能与电网负荷需求，促进电网频率的稳定性和抗冲击性，延长堆芯的循环寿期，提高核电机组运行的综合经济性能。本文着重针对压水堆核电厂的负荷跟踪过程进行理论建模，并将压水堆负荷跟踪的功率控制系统通过结合一种改进型史密斯预估校正控制策略来优化。首先，阐述了压水堆核电厂及负荷跟踪相关的物理知识，推导了压水堆堆芯等效单组缓发中子的点堆动力学模型，建立了描述压水堆核电厂负荷跟踪过程的微分时域模型，并通过这些微分方程推导了状态空间模型。基于状态空间模型和具体核电厂的运行参数数据，求解了压水堆负荷跟踪的传递函数，并根据压水堆的固有特性对仿真模型进行了验证，确认了所建模型的正确性；其次，分析了一种改进的史密斯预估校正器的原理，并基于该思想方法提出了一种适合压水堆核电厂负荷跟踪的改进型史密斯预估校正策略以优化压水堆负荷跟踪的功率控制系统；之后，在MATLAB/SIMULINK平台下，将常规PID控制和改进型史密斯预估校正控制系统分别运用于压水堆负荷跟踪的功率控制中，分析比较两者控制系统的控制特性；继而，对优化控制系统的鲁棒性进行了仿真分析。仿真对比结果表明经优化的控制系统调节过程的快速性、准确性、稳定性均得到了明显提高、具备较强的鲁棒性，功率控制系统的控制性能得到较为全面的改善，有利于压水堆负荷跟踪模式的运行，提高了核电厂的运行安全性。