锅炉燃烧系统具有较强的非线性和耦合性,调节不当会造成燃烧不稳定,效率低下,甚至威胁机组安全。随机分布控制系统是随机控制体系的重要组成部分。在随机分布控制理论中,输出概率密度函数（Probability Density Function,PDF）可以更全面地描述系统的输出信息,控制系统实际输出PDF的形状即可获得期望的产品特性。利用随机分布控制理论对温度场分布进行建模与控制,可以克服电站燃烧控制系统中较大的时间滞后。当前对二维随机分布系统的相关研究已经形成了相对完善的体系,本文以二维随机分布为基础,对三维温度场系统的建模与控制器设计进行了研究。主要工作如下:1、利用Fluent流体力学软件进行了锅炉燃烧过程的模拟,构建了在不同工况炉膛温度场的数据库,利用随机分布控制理论,在锅炉高度方向和宽度方向分别建立二维温度场子模型,通过PDF的张量积实现了三维温度场二次建模。利用此模型,可以在改善燃烧工况、提高燃烧效率、防止火焰倾斜等方面提供操作建议。2、针对三维动态随机分布系统,从逆向张量积出发,提出了三维PDF降维的建模方法,利用线性B样条分别在x轴和y轴建立二维PDF子模型,并通过递归最小二乘法得到模型参数,针对子系统相互独立的情况,设计了优化控制策略。3、由于三维温度场系统中存在风和煤的耦合关系,提出分散解耦控制,将三维温度场系统在高度方向和宽度方向分解为两个子系统,将子系统间的耦合看作是子系统受到的外部干扰进行处理,通过三维温度场解耦控制,实现了进风量和进煤量的单独调节。通过本文的研究,较好地实现了锅炉三维温度场的二次建模,并且提出了新的三维随机分布系统的建模与控制框架,对锅炉温度场的控制具有指导意义,丰富和扩展了随机分布控制理论。