火电厂单元机组协调系统是一个复杂的非线性、时变、强耦合系统，对于此系统，传统线性建模并控制方案所遇到的主要困难来自于机炉协调机组的系统非线性、不确定性、参数变化、噪声影响、经常性的大范围变动以及控制系统约束条件。在这些情况下，设计非线性机炉协调控制系统是一种有效的尝试。本文对适用于机炉协调控制系统的非线性控制方法做了研究和探索。主要研究内容包括：　　 1.针对非线性机炉协调机组，提出非线性项替换拆分方法，重构某类非线性热工机炉协调对象为不确定参数模型。结合实际热工过程变量变化范围，选择合适不确定参数中函数矩阵以满足一定数值界条件，并借助线性矩阵不等式设计基于不确定参数模型的机炉协调非线性保性能控制系统。通过Bell-（）strom机炉协调系统大范围工况定值扰动仿真试验验证，所设计的基于不确定参数模型机炉协调非线性保性能跟踪控制系统可取得满意的控制效果。　　 2.针对机炉协调机组因煤质变化较大导致燃料发热量变化，或设备老化磨损等各种因素而带来的参数变动不确定因素，提出基于TS模糊不确定参数模型的机炉协调非线性保性能跟踪控制系统。采用分段线性化方法确定TS模糊模型隶属度函数表达形式及参数，利用TS模糊模型精确表达原非线性微分方程，避免了基于专家经验或复杂辨识过程；在保证系统稳定性的前提下，考虑系统参数变动不确定因素，提出并设计基于TS模糊不确定参数系统保性能跟踪控制器，并借助线性矩阵不等式LMI，求解机炉协调系统TS模糊不确定参数模型保性能跟踪控制器表达式。通过Bell-Astrom机炉协调系统实例对象大范围工况变动仿真试验验证所提方法的有效性。　　 3.针对机炉协调机组因系统参数变化不确定因素及噪声影响因素，基于机炉协调系统TS模糊不确定参数模型，在保证系统稳定性的前提下，借助线性矩阵不等式提出了基于考虑噪声影响的TS模糊不确定参数模型非线性机炉协调H∞鲁棒跟踪控制策略，并应用于Bell-Astrom机炉协调控制系统仿真中。该非线性H∞鲁棒控制系统在噪声影响较大的情况且控制系统大范围工况变动时依然具有良好的鲁棒镇定性能。　　 4.针对机炉协调控制系统的控制约束条件及系统输出物理含义约束，设计基于遗传算法预测控制和TS模糊不确定参数模型H∞鲁棒跟踪控制的非线性机炉协调切换控制系统。采用基于遗传算法的非线性预测控制设计方法以同时兼顾控制输出量的优化问题和系统约束条件问题。利用遗传算法产生一系列未来时刻控制序列，并在产生控制序列的同时，考虑控制输出约束及系统输出约束，最终以控制系统性能指标为适应度函数，选取较优控制序列。同时因受限于遗传算法随机数值搜索容易因随机性而陷入局部最优解搜索，单单基于遗传算法的非线性预测控制在跟踪控制系统设定值的后期，较难快速无差稳定于设定目标曲线上。于是在以上基于遗传算法的非线性预测控制的基础上提出并研究了基于以上非线性预测控制和H∞鲁棒跟踪控制的机炉协调系统切换控制，同时设计合适的切换原则以避免频繁切换。仿真试验证明该切换控制策略在系统初期动态响应过程中利用遗传算法搜索保证了系统的控制优化量满足系统控制输出及系统输出约束条件，并结合非线性预测控制，加快了动态响应控制速度；同时，当系统满足切换原则时，切换至具有较强鲁棒和跟踪性能的基于TS模糊模型非线性H∞鲁棒跟踪控制策略，使协调控制系统较快跟踪上并稳定在设定值目标曲线上。