过热蒸汽温度的控制效果对火电机组运行的安全性、稳定性和经济性有着重要影响。其被控对象具有的大迟延、大惯性、多扰动以及时变等特点令传统控制方法难以取得令人满意的控制效果。此外,忽略减温水阀门(执行机构)存在的饱和约束而设计的控制系统在实际应用时通常无法达到预期效果,严重时甚至会出现系统崩溃的现象。为此,论文提出了一种新的串级DMC-DMC过热蒸汽温度控制方案。该方案的设计过程分为两步:串级DMC-PID控制系统设计和串级DMC-DMC控制系统设计:第一步:针对过热蒸汽温度被控对象的大迟延、大惯性、多扰动以及时变等特点,采用传统过热蒸汽温度控制系统的串级结构,充分利用其内回路能快速消除扰动、提高系统工作频率的优点,在保留内回路PID控制器的前提下,进行了外回路DMC控制器设计。仿真研究表明串级DMC-PID控制相较于串级PID-PID控制具有更好的给定值跟随能力、抗干扰能力和鲁棒性。但是串级DMC-PID方案无法处理执行机构饱和约束问题。第二步:为了处理执行机构的饱和约束,针对动态规划、二次规划、非线性规划等约束处理方法存在着计算量大、不适用于实时控制的问题,提出了一种通过转变目标函数,将约束问题转变为线性规划问题。然后在保持串级DMC-PID控制系统外回路控制器不变的前提下,将线性约束处理方式和DMC控制方法结合,设计出了内回路DMC控制器,取代串级DMC-PID控制系统的内回路PID控制器。将该控制方案应用于具有执行机构饱和约束的过热汽温系统中进行仿真研究。仿真结果验证了该方案的有效性。