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随着火电机组规模的不断扩大，电厂参与电网调峰日趋频繁，传统的PID控制方法在面对越来越复杂的热工过程时，难以取得良好的控制效果。为此本文针对循环流化床锅炉燃烧系统进行复杂系统建模和先进控制策略研究，进一步提高火电厂热力系统的控制品质。 通过对山西某矸石电厂300MW循环流化床锅炉设备及工作原理的深入了解，考虑到燃料量和一次风量扰动下的床温与主蒸汽压力的强烈耦合特性，确定循环流化床锅炉床温和主蒸汽压力构成的耦合多输入多输出系统作为研究对象。采集并筛选海量现场运行数据，根据多输入多输出闭环系统辨识原理，以燃料量和一次风量作为输入变量，床温和主蒸汽压力作为输出变量，结合热工过程专家经验确定被控对象模型结构，采用标准粒子群优化算法寻找模型参数最优值，最终确立被控对象数学模型，并验证所求模型的准确性。 针对循环流化床锅炉燃烧系统中床温和主蒸汽压力的强耦合、大迟延等控制难题，提出一种多变量动态矩阵控制（DMC）算法，并将其应用于所建立的床温和主蒸汽压力双输入双输出闭环系统模型中，与常规PID控制方法进行对比分析。结果表明，床温多变量DMC控制系统在克服设定值阶跃扰动方面，系统响应在动态性能和稳态性能等方面均优于常规PID控制。考虑到实际生产现场中机组的安全稳定运行，提出一种输入/输出带有约束的床温多变量动态矩阵控制算法，将控制系统中控制量和输出量的取值范围作出限定，在模型匹配和模型失配两种情况下进行仿真研究，结果表明该控制算法具有较好的模型自适应能力和较强的鲁棒性，能够达到良好的控制效果。 本课题进行过程中进驻电厂，将理论研究和试验机组实际运行情况相结合，充分利用现场海量数据资源，进行多输入多输出系统模型辨识和多变量预测控制算法的优化研究，得到的床温-主蒸汽压力两输入两输出系统模型和多变量DMC算法对同类机组对象模型建立与控制优化方面提供了理论指导，同时对复杂热工过程自动控制系统的发展有一定的借鉴意义。