船用增压锅炉是大型船舶动力系统的核心设备，具有负荷变化频繁，容积热负荷高等特点。对船用锅炉汽包水位的控制一直是工程应用中的难点问题，然而国内外对其研究有限，并主要集中在对新型控制算法的优化设计等方面。由于新型控制算法在应用中存在安全性、稳定性等问题，工程应用采用较为困难，且对其进行的仿真研究多数是通过传递函数仿真的方法，在仿真过程中也可能导致对某些锅炉汽包水位特性的忽略。在此情况下，本文提出在传统单级三冲量控制系统的基础上加入了燃料流量作为前馈的单级四冲量控制系统。并通过实验和机理建模仿真等方法对该控制系统进行了研究和分析。本文利用哈尔滨工程大学小型增压锅炉实验平台对四冲量水位控制系统进行了实验。实验中先对控制器参数进行了整定，之后比较了单级三冲量和单级四冲量控制策略的控制性能。最后得出如下结论：四冲量汽包水位控制系统在工程应用中具有可行性，且在应对燃料量扰动造成的汽包水位波动情况下具有更好的控制性能。本文采用MATLAB/simulink软件对锅炉系统进行了建模和仿真计算。在验证了模型仿真参数的合理性之后，建立了单级三冲量，单级四冲量，串级三冲量控制系统的仿真模型，并通过对系统进行不同的阶跃，探讨了不同控制参数对系统的影响，确定了控制器最佳的控制参数。通过比较上述三种控制系统对给水流量、过热蒸汽流量及燃料量阶跃的响应，验证了四冲量汽包水位控制系统在燃料量扰动时具有更优的控制性能。本文通过探讨四冲量汽包水位控制系统的控制性能，找出一种实现简单、效果优良的控制系统，从而切实提高船用锅炉汽包水位的控制质量，并进一步使船用锅炉系统能够在应对更为严苛的运行环境时维持稳定运行。由于船用增压锅炉是船用蒸汽动力系统的核心设备，其稳定运行具有十分重要的经济性，安全性意义，因此，本文提出四冲量汽包水位控制系统具有一定的工程应用价值。