汽轮机数字电液控制系统（DEH）是当代液压技术、自动控制理论与计算机技术相结合的产物，DEH系统中的伺服执行环节（尤其是电液伺服阀）是非线性环节集中的关键部位，其调节品质及动态特性不仅影响到机组自身的经济性和安全性，也对电网安全稳定运行、保证电网频率质量起着至关重要的作用。因此，为了能够得到准确可靠的电液伺服调节环节乃至整个DEH系统的模型参数，有必要进行相关试验以及模型参数辨识的研究工作。首先，分析建立了包含非线性环节的DEH油动机伺服环节模型，同时通过仿真分析了非线性环节对系统调节性能的影响。对数字式伺服控制试验平台进行软硬件开发，消除了非线性环节带来的静差，通过USB方式实现了上下位机数据通讯，通过简单上位机操作产生了试验要求激励信号。其次，分析研究了DEH参数辨识方法，为了应对其中非线性环节，本文采用了粒子群优化算法（PSO），针对其易早熟收敛的缺陷，采用了基于双层进化的多粒子群寻优策略，利用仿真的手段验证了改进粒子群优化算法运用到DEH系统参数辨识中的准确性，辨识结果精度能控制在1%左右，与基本粒子群优化算法及遗传算法（GA）相比，性能有所提高。最后，对油动机伺服环节进行了参数辨识的现场试验研究，基于所设计研发数字式伺服控制试验平台，通过所获取伺服环节试验波形，辨识出了伺服环节的系统准确模型，并通过残差图分析验证了辨识结果与实际响应间的吻合程度，观察到不同幅值阶跃激励辨识出的电液转换器时间常数差别较大。综上，本文立足于DEH系统中的参数辨识研究，分析建立了伺服环节非线性模型，设计开发了数字式伺服控制试验系统，改进基本PSO算法，通过仿真及实验得到验证，建立的模型及参数辨识方法有效可靠，基于所设计试验平台的离线辨识简便准确。