PID控制器算法简单、鲁棒性强、易于工程实现，一组好的PID参数不仅能明显提高控制性能及设备的运行效率、降低故障及事故的发生率，同时还有利于提高能源的利用率，因此在现代电厂控制系统中得到了广泛的应用。由于在发电机组各回路中，很多回路采用串级回路，非线性环节大量存在，且各层回路之间相互耦合，影响了系统的动态性能。论文围绕上述问题展开，主要工作包括：上海宝钢电厂35万千瓦发电机组仿真平台的搭建、串级回路PID控制器参数优化整定算法研究、闭环系统的稳态、动态性能分析以及鲁棒性分析、阀门的非线性因素对系统性能的影响以及对机组回路控制器进行优化设计。　　 首先，根据宝钢电厂35万千瓦锅炉汽轮机控制回路结构图，对机组各回路进行分析研究，利用MATLAB/Simulink搭建机组控制仿真平台。文中给出了机组主要回路的Simulink仿真图。　　 其次，针对机组回路，研究了单回路和串级回路常用的参数整定方法，建立优化指标评估体系，在此基础上提出了一种串级回路PID控制器参数优化整定方法。仿真结果表明，与常规PID参数整定法相比，本文所提出的优化设计方法方便有效，明显改善了控制系统的动态性能，且控制器具有良好的抗干扰能力。　　 最后根据所建仿真平台以及评估指标体系，分析阀门的非线性因素对系统性能的影响，同时考虑各回路之间的相互干扰，采用本文所提的优化设计方法对各回路控制器进行优化设计。仿真结果表明，此仿真平台能满足系统仿真要求，且本文提出的优化设计方法方便有效，提高了机组性能，为优化整定结果在实际系统中的应用提供了可靠的保证。