汽轮机在中国的能源和工业生产中使用广泛，因此汽轮机的研发和应用占有十分重要的地位。作为调节系统调节蒸汽的关键零部件，高压阀直接影响着汽轮机的正常工作。一旦高压阀失效或者阀芯变形，都将对汽轮机工作产生巨大危险。汽轮机高压阀因其使用温度高、压力大分别达到550℃、17MPa而成为设计的关键部件之一。对该阀门的要求是安全可靠、阻力小，因此其结构的合理性是本文关注的重点。本文在前人工作的基础上，对300MW汽轮机高压阀的主汽阀和调节阀进行了虚拟样机设计，强度计算和Matlab/Simulink控制仿真分析。本文的主要研究工作如下：　　 (1)基于国内外汽轮机的发展历程，分析了不同年代的电站汽轮机容量，探讨了提高汽轮机热效率的措施及汽轮机机组的参数标准，研究了汽轮机的基本工作原理及组成部分。　　 (2)研究了调节系统的静态特性，提出了满足汽轮发电机组在各种工况下稳定运行的条件。同时对调节系统的动态特性进行了研究，探讨了影响系统动态特性的一些主要因素，揭示了转速变动率δ、转子飞升时间常数T4和油动机时间常数Tm对系统动态特性的影响规律。　　 (3)分析了高压阀两大部分主汽阀和调节阀的结构，利用虚拟样机设计软件Inventor、Pro/E对主汽阀，调节阀各个零件进行了三维实体建模，干涉检查及装配仿真分析。　　 (4)利用ANSYS软件对主汽阀，调节阀的阀体进行了强度分析，研究了在不同的载荷下阀体的应力和应变云图，并进行了刚度分析。本文研究工作在一定程度上为汽轮机的合理设计以及正常运行提供了建设性的意见，避免了高压阀门在经济性或安全性差的情况下使用，从而使得汽轮机可以更安全，更经济的运行。　　 (5)利用PID控制器设计了汽轮机闭环调速系统，并输入阶跃信号，通过PID运算和试验进行调整达到系统的稳定要求，运用Matlab/Simulink创建出仿真框图，通过仿真实验证实了该系统的稳定性。