热电联产系统(Combined Heat and Power,CHP)是分布式能源的重要组成部分,而微型燃气轮机是热电联产系统的核心部件,同时也是动力与热力的来源。热电联产系统需要在无人值守的情况下,长期稳定的运行。因此,对微型燃气轮机的容错控制的研究显得尤为重要。针对传感器容易出现故障的问题,除添加硬件冗余的方法外,通过设计控制算法实现容错控制的方法不会增加硬件成本,成为现今研究的主流方向。本文开展了微型燃气轮机传感器容错控制算法的开发和硬件在环仿真验证研究工作。首先,为了对回热型微型燃气轮机的动态性能进行分析和研究,使用基于模型的设计方法(Model Based Design,MBD),在Matlab/Simulink环境下,开发了T100回热型微型燃气轮机部件级模型。对回热型微型燃气轮机结构进行分析,确定回热型微型燃气轮机的转子转动惯性和回热器热惯性两个主要动态环节;考虑系统的热力学建模与部件平衡方程,根据微型燃气轮机主要部件的热力学与动力学原理,建立微型燃气轮机的部件级模型;并对模型进行修正,以提高模型在非设计点的精度。仿真验证模型具有较高的精度。接着,进行控制器设计及容错控制研究。建立了70%-100%负载条件下的微型燃气轮机分段线性化模型(Piecewise Linear Model,PLM);在此基础上,针对T100型微型燃气轮机恒排气温度的需求,根据微型燃气轮机负载特性,开发了恒排气温度控制器;使用基于一簇卡尔曼滤波器的方法,针对T100微型燃气轮机中的主要传感器,设计了故障诊断与隔离系统,并研究了基于卡尔曼滤波器的信号重构方法与主动容错控制方法。然后,使用代码生成的方法,将T100微型燃气轮机模型集成到FWorks数字仿真平台。先介绍了平台的主要功能和架构,再介绍如何使用代码生成的方式将Simulink模型生成为C++代码并集成。同时验证了代码生成的一致性,为硬件在环平台集成做好准备。最后,对数字仿真模型与控制算法进行了硬件在环仿真平台的集成与验证。介绍了硬件在环仿真平台的基本架构与主要功能,分析由数字仿真到硬件在环仿真的接口需要,以及在工业控制器中集成容错控制算法的要求,并最终实现容错控制的硬件在环仿真,并与数字仿真进行对比验证。