工业锅炉较多采用过热蒸汽作为热源进行能量转换。保证过热蒸汽温度的良好控制,是锅炉实现正常工作的重要前提。考虑到锅炉过热蒸汽温度的重要性,有必要设计一个锅炉的控制系统,不仅做到保证锅炉的稳定、高效运行,而且还能节省能源、减少浪费,这也是锅炉工作的重中之重。目前工业现场多采用PID或者手工进行控制,但是考虑到其时变、大滞后等的特性,本文分别设计了广义预测和线性自抗扰控制器,并将自抗扰控制运用到半实物仿真平台来验证其实用性。以下对本文主要内容进行概述:首先,对锅炉过热蒸汽温度控制的研究背景和意义进行阐述。介绍了目前国内外的研究现状以及主要存在的问题,对过热蒸汽温度控制的主要方法做了分析。其次,对过热器进行概述,对系统模型进行分析与处理。对过热器的过热蒸汽温度等主要被控参数进行分析,阐述基本方案,采用串级控制,内环采用PID控制,外环用先进的控制算法进行控制。将内环整定后,把内环和主蒸汽温度的惰性区看做广义被控对象,并对其进行拟合,对系统模型建立传递函数表达式。然后,针对过热器系统设计了预测控制器。运用广义预测控制算法,建立与系统相对应的预测模型。再选取性能指标,进行在线滚动优化、在线辨识与反馈校正,将控制量的下一时刻值加到控制阀中。进行仿真验证,结果表明预测控制器能够实现对预测输入的跟踪,但是存在一定的延时局限性,考虑采用自抗扰控制算法来弥补该算法的不足。再次,针对过热器系统设计了自抗扰控制器。将系统模型转化为状态空间表达式。基于该表达式安排过渡过程,设计扩张状态观测器,针对误差系统建立反馈控制律,将该控制律加到控制阀中实现对过热器的控制。对系统进行稳定性分析,并与预测控制仿真比较,结果表明自抗扰控制跟踪效果良好,实现了对过热蒸汽温度的稳定控制。最后,将自抗扰控制应用到高级多功能过程实训系统SMPT1000平台中。对实验平台装置和平台软件进行简述。将自抗扰控制器加入到PCS7的SCL source编译生成CFC模块,完成平台的搭建和实现。再按照平台的操作步骤搭建组态界面,进行投放和运行。结果表明整定效果良好,有稳定的温度输出,并且误差较小。