高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置(Blast Furnace Top Gas Pressure Recovery Turbine System简称TRT)是一种高效的高炉炉顶余压二次能源回收装置。它通过将高炉炉顶煤气导入透平膨胀机做工,使高炉炉顶煤气的压力能及热能转化为机械能再驱动发电机发电,即将原本通过减压阀直接排掉的高压气体转化成电能回收,由此减少高炉炼铁过程对环境的污染。TRT装置发电成本低,发电过程无污染和公害,回收能源效果显著。但作为高炉的附属设备,TRT装置投运的前提是保障高炉顶压的稳定,从而不影响炼铁主流程工艺。传统高炉余压回收发电装置顶压控制系统主、副回路一般采用经典的PID控制算法来实现被控装置的稳定,然而这种控制算法存在参数调节不便、抗干扰性不强以及对时变、时滞对象的适应调节能力较差等问题。故本课题通过对被控系统理论建模及结合控制算法仿真分析,获得高炉余压回收透平装置顶压控制系统被控对象的特点,从而确定了基于内部模型的PID(IMC-PID)控制算法的使用。为了解决控制系统副回路无法应用先进优化控制算法的问题,同时为了实现系统高集成度、高速度、高稳定性的要求,本设计针对TRT顶压控制系统的副回路设计了基于FPGA系统的数字式电液伺服控制系统,通过采用硬件语言VHDL来实现基于FPGA的可编程系统代替原本由硬件构成的系统接口及外围设备,提高了系统的运行处理速度及可靠性；同时采用模块化结构化的软件编程思想,完成了高炉炉顶余压回收装置顶压控制器中嵌入式功能软件的编写。设计验证结果表明,本设计基于IMC-PID控制器的TRT顶压控制系统较传统的TRT顶压控制系统控制效果得到明显改善,控制系统的跟踪性能及抗干扰能力等得到进一步提高,达到了优化系统控制性能的目的,满足了系统的控制要求。