机炉协调控制系统是单元制发电机组的控制中枢,是电站生产自动化系统中最为核心的组成单元。本文针对一典型锅炉-汽轮机单元非线性模型,应用非线性反推法的相关原理和方法研究了锅炉-汽轮机单元协调控制系统的设计和性能评价问题,致力于提高协调控制系统克服对象多变量耦合、非线性和参数不确定性的能力,提高单元制发电机组的运行水平。论文的研究内容及取得的主要成果体现在以下四个方面:①基于线性化模型的反推协调控制系统设计:线性化锅炉-汽轮机单元模型,进而分解出核心耦合部分,应用反推法进行控制律设计;为了便于工程实现,通过适当变换,将核心控制器转换成PID形式;利用核心耦合部分与线性化模型的对应关系得到反推协调控制器;在某500MW机组锅炉-汽轮机单元非线性模型上的仿真研究表明,该系统在额定负荷点附近具有良好的解耦能力和给定值跟随性能。②基于非线性模型的反推协调控制系统设计:直接针对非线性锅炉-汽轮机单元模型进行反推法的研究,通过模型的预处理,将原系统分解成两个子系统,通过合理选择虚拟控制变量,逐步构造出偏差信号的李亚普诺夫函数,进而设计出非线性机炉协调控制器,并将其转换成PID控制器形式;在某500MW机组非线性模型上的仿真试验表明,在大范围变工况条件下,该控制策略依然具有良好的负荷跟随性能,能够有效克服输出功率和主蒸汽压力通道的耦合作用。③考虑参数不确定性的非线性自适应反推协调控制系统设计:在非线性反推协调控制系统设计的基础上,将不确定参数对系统调节品质的影响考虑进去,重新构造偏差函数和相应的李亚普诺夫函数,通过逐步反推的方式,得到反推控制律和不确定参数的自适应更新率,并将最终的协调控制律转换成PID形式;在某500MW机组非线性模型上的仿真研究表明,自适应环节的添加有效地抵消了参数不确定性对系统的影响。④反推协调控制系统性能评价:通过时间序列分析方法,对设计出的锅炉-汽轮机单元反推协调控制系统的运行数据建立时间序列模型,从中提取出反馈不变项,用以估计系统的最小方差;然后基于实用型最小方差基准,对论文中依次设计的三个控制系统的性能进行分析和比较。