现如今,随着制冷空调普遍融入进人们的生活和工作当中,使得空调能耗约占世界城市总建筑能耗的70%。如何选取有效的节能方法来减小空调能耗,成为了当下的研究热点。为此,本文将制冷空调中常用的压缩式制冷机组作为研究对象,从节能优化与控制的角度对其展开研究。首先,本文介绍了压缩式制冷机组控制系统实验平台的构成,并分析了其工作原理和运行特性。其次,为选取适合本文压缩式制冷机组的控制方法,测取实验数据,通过系统辨识手段,建立了压缩式制冷机组的数学模型。仿真与实验数据对比,验证了此模型的有效性。然后,为实现机组节能运行、降低能源损耗,本文将改进的过热度约束应用到压缩式制冷机组的设定点优化运行当中。首先依据热力学及能量守恒原理,建立了机组的稳态机理模型和各部件能耗模型;其次依据机组各组件间的耦合及物理关系,给出优化方案的等式及不等式约束,并根据机组不同负荷在线将优化问题的过热度约束下限调整为当前负荷对应的最小稳定过热度(Minimum Stable Superheat,MSS)值,最后将系统总功耗最小作为优化目标,获取了机组最优运行点,实现了压缩式制冷机组的节能优化。实验结果表明:在变负荷工况下,和现有方法对比,本文方法的节能效果更好,节能最高约为:2.17%,最低约为:0.23%,验证了本文方法的有效性。最后,针对压缩式制冷机组运行时存在的时滞、耦合及外部干扰等问题,本文提出一种基于扰动观测器(Disturbance Observer,DOB)的改进Smith预估解耦控制方案。首先,在常规Smith预估控制结构中引入DOB对系统总体扰动进行观测;然后,利用一阶Pade近似将系统模型中的时滞环节线性化处理,进而通过串联对角矩阵的方式实现系统解耦;最后,根据ITAE(Integral of Time-weighted Absolute Error)最小评价准则完成控制器参数整定,并分析了系统鲁棒性。仿真结果表明:该方法较好地实现压缩式制冷机组解耦的同时,使系统获得了更强的鲁棒性及抗扰性,同时约有0.71%的节能效果。