太阳能光热发电技术是太阳能规模化利用的一种重要方式。其中,直接产生蒸汽（Direct Steam Generation,DSG）槽式太阳能光热发电技术具有系统结构简单,可获得较高蒸汽温度,以及投资和运营成本低等优势,具有广泛的发展潜力和应用前景。DSG太阳能热发电系统过热汽温响应具有明显的惯性和非线性。由于太阳辐射的间歇性和随机性波动,DSG系统在运行过程中经常性地出现工况的大幅度变动,导致集热系统出口过热汽温控制问题十分复杂。本文针对直通模式DSG槽式集热系统过热蒸汽温度控制面临的主要问题,研究了集热系统过热蒸汽温度响应非线性特征、非线性特征参数构造、过热蒸汽温度自适应预测模型及其平滑切换等问题,在此基础上建立了一种DSG集热系统过热蒸汽温度多模型自适应预测控制方案。论文的主要工作和研究成果包括:（1）基于Lagrange流体微元追踪思想,建立了DSG槽式太阳能集热器的通用一维分布参数模型。构造了集热器内单相和两相流体热力参数变化规律的统一数学描述,并在此基础上建立整个DSG槽式太阳能集热系统的数值仿真模型。（2）获得了典型扰动工况下DSG集热系统过热蒸汽温度的响应特性,分析了DSG集热系统出口过热汽温响应的主要非线性特征。结果表明:1)太阳辐射强度变化和蒸汽负荷变化,都是导致系统呈现非线性特征的重要因素;2)在不同工况下,集热系统出口过热蒸汽温度响应的非线性主要表现为稳态增益的不同。（3）基于DSG集热系统过热蒸汽温度的非线性特征分析结果,通过对太阳辐射强度和蒸汽负荷的二维划分,构造二维非线性特征参数向量,建立了一种基于非线性特征参数向量的双重加权策略的过热汽温自适应预测模型。（4）为了有效降低过热汽温自适应预测方案的复杂性,根据前述的过热汽温响应非线性特征研究结果,提出一种以辐射强度与出口蒸汽流量比值（热-汽比）作为特征参数的过热汽温多自适应预测方案,显著地降低了自适应预测方案的复杂程度。数值仿真试验结果表明,上述基于“热-汽比”的多模型自适应预测方案,能够利用较少的线性子模型获得良好的过热汽温自适应预测结果,为DSG集热系统过热蒸汽温度多模型自适应预测控制奠定了基础。（5）针对DSG集热系统工况大幅度变动导致的控制器频繁或大幅度切换问题,建立了一种基于非线性特征参数（热-汽比）参考轨迹的平滑切换策略,有效地改善了DSG集热系统出口过热蒸汽温度控制过程的平稳性。数值仿真试验表明:上述基于“热-汽比”及其参考轨迹的多模型自适应预测控制方案能够实现DSG集热系统过热蒸汽温度的有效控制。上述研究工作为DSG槽式太阳能集热系统过热蒸汽温度控制问题提供了一种具有前途的方案。