随着风能、太阳能等新能源发电装机容量的不断增加,我国电网的电力组成变得越来越复杂,这对承担主要调峰任务的火力发电机组的动态响应能力提出了更高要求;与此同时,国家的火电机组节能减排政策对机组的控制水平同样提出了要求。因此,开展火电机组的先进控制理论方法研究具有重要意义。论文主要开展以下研究内容:(1)对Galerkin最优控制理论进行了研究,给出了该控制方法的具体实现步骤,并通过理论推导分析验证了 Galekrin最优控制法的离散精度优于传统Legendre伪谱法。最后,为了验证Galerkin算法的可行性,进行了算例验证。(2)为了解决部分不可测热工过程参量的估计问题,论文开展状态观测器设计方法研究。对于一个160MW燃油单元机组,设计了一种状态观测器用于观测锅炉汽包中的混合流体密度;对于1000MW燃煤火电机组,则设计了一种降维状态观测器用于观测进入锅炉的入炉煤量;仿真结果表明,设计的状态观测器具有较快的收敛速度且其估计值可渐近逼近真值。(3)为了解决火电机组的负荷跟踪控制问题,分别针对160MW燃油和1000MW燃煤火电机组,提出了一种基于状态观测器的滚动Galerkin最优控制方法;研究结果表明,该控制方法可实现控制作用和输出均存在约束条件下的机组负荷快速跟踪控制,且具有较好的控制性能。(4)针对输出通道存在的常值扰动问题,论文提出了一种基于独立模型的滚动Galerkin优化抗干扰控制策略,利用独立模型对常值扰动进行估计,将估计值反馈回控制器以修正原模型,从而达到消除扰动的目的。仿真试验表明,该控制策略可完全消除制输出通道中存在的常值扰动和斜坡扰动。