汽-水型热交换器（Vapor-water Type Heat Exchanger,VWTHE）作为热力站的重要设备之一,在集中式供暖系统中发挥着调节、转换、分配供热介质的作用,其具有非线性、参数时变和时滞等动态特性。目前,PID单回路控制方式和PID-PI串级控制方式是VWTHE实际应用的主要自控方式。这种常规控制模式会导致其供水温度存在较大误差、超调量较大以及调节时间较长等问题,难以取得期望的控制效果。鉴于此,本文的研究目标在于进一步改善VWTHE的控制方式,获得更为满意的控制效果。首先,综合分析VWTHE的供暖工艺过程和PI^λD^μ控制技术,提出供水温度PI^λD^μ-蒸汽流量PI^λ串级控制系统;其次,对于PI^λD^μ和PI^λ控制器的关键问题-参数整定,构建了改进的粒子群优化算法（Modified Particle Swarm Optimization Algorithm,MPSOA）进行整定,获取相应参数的最佳值;最后,借助MATLAB/Simulink工具,对该串级控制系统进行组态和数值仿真。其控制结果验证了本文所提出的PI^λD^μ串级控制策略和MPSOA的可行性。相应的主要研究任务与内容如下:1.基于标准粒子群优化算法（Standard Particle Swarm Optimization Algorithm,SPSOA）,通过对惯性权重w和加速系数c₁和c₂加以适当变化,构建出改进的粒子群优化算法（Modified Particle Swarm Optimization Algorithm,MPSOA）的结构模型与运算流程。通过已有文献中的经典函数算例的验算,结果表明该MPSOA比SPSOA在收敛性与多样性方面均有明显的提升。2.对于该串级控制系统的核心-PI^λD^μ控制器,应用改进的Oustaloup滤波算法对其进行了精准的拟合。且通过伯德图的频域特性分析及已有文献中的算例验证,表明了其比PID控制器具有更好的控制性能。进一步,通过水箱液位控制实验,验证了MPSOA整定控制器参数的可行性。3.综合集中式供暖工艺和自动控制的相关要求,对VWTHE温度对象、供水温度和蒸汽流量测量变送单元、蒸汽流量执行单元分别进行建模,确定主控制器为供水温度PI^λD^μ控制器（Supply Water Temperature Fractional Order Proportional Integral Derivative Controller,SWT-FOPIDC）和副控制器为蒸汽流量PI^λ控制器（Steam Flow Fractional Order Proportional Integral Controller,SF-FOPIC）的串级控制策略。且以min ITAE为适应度函数J的性能评价指标,运行MPSOA分别整定出SWT-FOPIDC和SF-FOPIC的八个控制器参数最佳值。4.在冬季供暖工况下,基于MATLAB/Simulink工具,对该串级控制系统进行组态和数值仿真。结果表明,该系统中的超调量更小、响应更快、抗干扰能力强,可适用于大惯性对象和超调量大的系统;且供水温度、蒸汽流量均满足集中式供暖工艺的要求。5.对于相同的VWTHE和供暖工况,构建了供水温度PID-蒸汽流量PI串级控制的数值模拟系统。基于结果的分析,在供水温度的稳态误差、超调量和调节时间等性能指标方面,本文所提出的基于MPSOA参数整定的供水温度PI^λD^μ-蒸汽流量PI^λ串级控制策略明显优于供水温度PID-蒸汽流量PI串级控制系统。