我国电力正经历着从传统能源向新能源的快速发展阶段，电力结构正不断优化。随着可再生能源不断接入电网，火电厂肩负起深度调峰的重担。而火电机组热工过程呈现出的非线性、控制约束、多变量强耦合等特性，使得传统控制系统在面对诸如燃料品质波动等不确定因素下难以获得满意效果。因而亟待设计出先进的扰动抑制控制策略，以提升火电机组的运行灵活性。
　　本文的主要内容包括：
　　1．针对热工过程存在的多变量耦合特性及非最小相位环节问题，设计出了能够补偿解耦的扰动抑制策略。在充分对模型分析的基础上，设计出了能够保留模型信息的解耦器，并通过泰勒公式将该解耦器展开，忽略高频成分，得到易于工程实施的比例一积分形式的补偿器。然后基于解耦模型的每一个通道提出了基于模型参考的自抗扰控制器，区别于传统自抗扰控制器，该控制器的设计充分考虑了解耦模型的信息以便获得更加优异的扰动抑制性能，并解决了输出跟踪问题。同时针对热工过程的输入约束，在该控制方案中设计了抗饱和补偿器。设计过程中，对解耦效果以及控制器的鲁棒性进行了分析。
　　2．针对热工过程的多变量特性，引入多变量扰动观测器，实现了基于该观测器的多变量非解耦的设定值跟踪控制。面对系统的跟踪问题．在对系统进行二自由度分析的基础上，提出了可以实现零静差跟踪的设定值滤波器。通过对系统的数学变换，巧妙地处理了系统存在的非严格真问题，从而将输出扰动等效到输入扰动中。由于执行器约束的存在，引起输入饱和问题的积分作用从观测器中被揭示出来，从而为设计防饱和补偿器找到了理论根据。通过H∞理论设计了保证系统稳定的防饱和补偿器。
　　3．基于机炉系统的非线性动力分析，提出了具有扰动抑制能力的预测控制系统。通过对机理建模获取的Bell-?str?m机炉协调模型的非线性动力学分析后，发现系统存在分叉和混沌现象，且该现象与扰动项的选择有关，因而，扰动模型的获取是建立在非线性动力学分析的基础上而不是通过事先假设的方式。当确定扰动模型后，在多模型策略的支撑下，基于input-to-state stability稳定理论设计出模糊鲁棒预测控制器，为了更进一步抑制系统出现的分叉和扰动，采用鲁棒不变集技术，将系统的稳定极限环约束在最小的扰动不变集中。为了减小计算量，采用双模式预测控制策略实现了对机炉协调系统的全局控制。
　　4．为了提升火电机组的运行灵活性，热工过程需能承受未知强扰动的影响，同时为了应对大范围变工况运行下的非线性以及执行器约束，本文提出了具有增强鲁棒性能的模糊预测控制策略。设计中引入了多变量模糊扰动观测器以及辅助控制器，通过扰动观测器对系统的集总扰动进行估计并前馈补偿，产生的观测误差由辅助控制器进行反馈补偿，而系统的跟踪性能由则通过预测控制器来实现。通过将观测器和辅助控制融合设计，得到了具有约束力的扰动不变集以及用于预测控制的紧约束集。预测控制器的设计是在保证系统稳定及满足可回溯条件的前提下完成。在机炉协调系统上的仿真实验表明，该算法具有较强的扰动抑制能力，快速的跟踪能力。