有机朗肯循环是实现低品位热源回收利用的有效技术途径,对于减少化石能源消耗,提高能源综合利用效率,降低工业运行成本以及减少污染物的排放等具有重要意义。设计可靠性高、性能优良的控制系统,对于提高有机朗肯循环余热发电技术的竞争力是十分必要的。本文对有机朗肯循环低温余热发电过程的建模与先进控制方法进行了深入研究,主要工作概括如下：1.以质量守恒方程和能量守恒方程为基础,通过合理的简化假设,采用移动边界法建立蒸发器和冷凝器的简化模型。通过机理分析建立涡旋式膨胀机和工质泵的稳态数学模型,并根据各部件之间的输入输出关系连接各部件模型,构建面向控制的有机朗肯循环低温余热发电系统的动态模型。该模型阶次低,并且保留了系统的非线性特性,适合于控制系统的设计与综合。2.跟踪余热能量运行方式下的有机朗肯循环余热发电系统,在大范围工况下运行时,具有强非线性。本文应用线性变参数(LPV)增益调度控制方法,选取余热热源的质量流量和温度作为调度变量,采用雅可比线性化方法将余热发电系统的非线性模型转化为具有凸多面体结构的LPV模型,然后利用线性矩阵不等式方法(LMI)对凸多面体各顶点分别设计控制器,最后综合各个顶点控制器得到全局LPV控制器。在与传统的PI控制算法比较中,仿真结果证明了该方法的优越性。3.大多数工业过程都是多变量、强耦合的复杂系统,同时,过程对象时常受到环境变化、操作条件改变等不确定性的影响,无法获得精确的数学模型。针对此问题,本文提出偏最小二乘(PLS)框架下的多回路H∞鲁棒控制策略。利用PLS子空间下变量自动配对和正交的特性,将耦合的多变量系统控制问题分解为子空间下的多个单回路控制器设计,有效解决了病态系统和非方系统中变量配对及解耦困难的问题,并通过精馏塔和混合槽两个仿真实例证明了该方法的有效性。4.将所提出的多回路鲁棒控制方法应用到典型的多变量耦合系统——跟踪负荷指令运行方式下的有机朗肯循环低温余热发电过程。首先采用动态滤波器法建立余热发电系统的PLS动态模型,考虑到实际系统中存在的模型失配以及热源扰动等不确定性因素,采用混合灵敏度方法在PLS框架下设计多回路鲁棒控制器,仿真结果验证了方法的可行性和优越性。