EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)全超导托卡马克装置自2005年底建成以来，已经经历过八轮实验，目前已能实现30秒的高性能、高参数的等离子体放电和时长达400秒的长脉冲放电。作为其重要子系统之一的低温系统主要承担EAST装置超导磁体以及相关部件的冷却，确保超导磁体在工作电流及各种扰动下稳定运行。其控制系统是基于Emerson公司的集散控制系统(DCS)软件DeltaV设计，已经实现了压缩机系统的自动控制和系统预冷阶段的自动运行。　　随着关键设备性能的逐渐老化，低温系统运行渐渐偏离原设计工况，从而导致原有的控制系统出现性能波动等不稳定现象。新的压缩机系统投入运行，其控制系统需要重新设计，解决与原有的压缩机控制系统的兼容问题。新的透平膨胀机投入运行也需要新的控制系统以便实现自动控制运行。此外，随着物理实验参数的不断提高，脉冲热负荷对低温系统影响越来越大，需要设计新的控制策略抑制脉冲负载的影响，确保低温系统和超导磁体的安全性。因此，实现系统中关键设备的自动运行，进一步完善低温控制系统结构，扩展系统功能和优化控制策略，对实现整个低温系统的全自动运行有着极其重要的意义。　　本文以原有的EAST低温控制系统为基础，针对系统运行中出现的问题和新的功能需求，进行系统优化研究，主要包括了低温控制系统集成设计、压缩机控制系统分析和优化、透平膨胀机系统自动控制设计和低温系统脉冲负载分析及协同控制优化。　　在第二章中，分析EAST低温系统的运行模式，设计模式转化图。针对低温过程的特点以及对自动控制的要求，设计EAST低温控制系统结构，集成设计新压缩机控制系统和新透平控制系统的结构。建立了EAST低温过程与控制模拟平台(ECPCS)。通过此平台可以开展低温系统动态特性研究，控制算法研究，操作员培训以及故障态诊断模拟研究等。　　在第三章中，针对原有压缩机系统在偏工况下运行出现的系统震荡等问题，基于动态PID理论与专家PID理论对原有的压缩机控制系统进行优化设计，消除系统震荡问题，满足偏工况下运行的要求。此外，完成了新的压缩机控制系统的设计，解决新压机本地控制与DCS控制的兼容问题，重新设计压缩机系统控制运行流程和三级压力控制方式，完成新压机的运行调试，实现整机系统的一键式启停，提高整个制冷机系统的自动化程度。　　在第四章中，完成新透平的测量与控制系统，设计了透平启动、调节和停机的控制流程，建立了运行保护系统，最终实现常温下新透平系统的稳定运行。此外，对80～4.5K的降温过程进行，在基于捷克透平自动控制的子程序基础上，设计了80～4.5K降温过程的顺序控制流程。　　全超导托卡马克装置低温系统和普通的大型低温系统的主要差异在于其负载是脉冲形式的。第五章分析了在典型的等离子体放电模式下，超导磁体的冷却参数变化以及制冷机相关参数的变化情况。在调研相关抑制脉冲负载调节方法的基础上，提出了针对EAST低温系统脉冲负荷特点的控制调节方案。基于超驰控制方法调节分配阀箱的进液阀，控制极向场进口压力波动对透平3转速影响;通过选择性控制方法调节系统回气对透平1进口温度的影响等。控制调节方案的实施可以抑制脉冲负载的影响，提高制冷机系统运行的稳定性。　　最后，对全文工作进行了总结，并且展望了下一步的工作。新压缩机系统和新透平系统的投入运行将会进一步提高制冷机系统性能和稳定性。它们的自动运行为实现整个系统的全自动运行奠定了基础。未来可以基于低温过程和控制模拟平台进一步研究脉冲负载控制方案，从而确保未来更高参数的物理实验下的系统稳定性。本文的研究进一步扩展了EAST低温控制系统的功能，提高了EAST低温系统的自动化程度。