大气污染的成因离不开全球范围内生产生活中能源消耗所带来的产物,由此,治理污染的主要措施被寄希望于能源转型。然而,太阳能、风能和潮汐能等可再生能源具有间歇性发电等特点,导致在发电系统中不能稳定供给能量。以天然气为燃料的燃气轮机发电系统,具有快速启动、效率高且持续可靠供能等特点。因此,可再生能源发电间歇出现时燃气轮机能够充当替代的发电系统,不仅稳固电网的负荷能力,还有助于推动可再生能源的发展。由于燃气轮机是一个模型包含未知的复杂非线性系统,转速环节又是燃气轮机系统中的重要组成部分。目前针对转速环节主要采取传统PID控制技术,然而,实际运行中系统工况发生变化时,控制器参数不能随着这些变化做出相应的调整,可能使得控制效果欠佳。甚至,传感器故障的出现也可能导致系统无法正常工作。因而,针对上述问题,本文开展的工作如下:(1)介绍燃气轮机内部结构和工作机理,以及发电机组系统主要部件。并分析燃气轮机各组成部件、不同负荷类型和轴系类型对工况特性的影响。针对单轴燃气轮机的孤岛发电模式,分析其热力循环过程,重构Rowen模型参数,并详细分析燃气轮机主要控制系统及其工作原理。(2)结合燃气轮机系统特性,基于系统模型引入反步法的控制策略构造转速控制器。并且在控制器设计过程中融合动态面方法,分别为前三个子系构造一阶滤波器,解决高阶系统中反步法引起的计算爆炸问题。利用Lyapunov函数理论分析方法和仿真平台,验证系统的稳定性。并且在仿真平台下,验证所设计的控制器的有效性。(3)考虑实际系统中,燃气轮机模型参数获取较难,且未知扰动又易造成控制效果难以实现最佳。因此引入不依赖于系统模型的鲁棒自适应控制策略,并且加入Nussbaum构造控制器。在执行器故障发生的情况下,可能会造成系统控制效果不理想,因此引入容错控制策略解决执行器故障引起的未知时变项。结合Lyapunov函数稳定性证明方法与数值仿真,验证控制器在故障发生时的系统的稳定性。最后通过仿真,验证了控制器的可靠性。