随着电力系统的发展，超临界机组已经成为我国电力行业的主力机组，而超临界机组的直流运行特性、变参数的运行方式，与亚临界汽包炉相比在动态特性及控制上都具有很大的特殊性。本文以某600MW超临界直流炉为研究对象，建立兼顾仿真精度要求和控制系统设计要求的汽水系统模型，并采用先进的无模型控制算法进行过热汽温控制系统的设计。本文具体研究内容如下： （1）采用Lagrange流体质点追踪方法建立了受热面的分布参数模型；补充锅炉系统其它部分的仿真模型，主要包括汽水分离器、喷水减温器等环节的仿真模块，构成锅炉本体仿真模型：对已建立的仿真模型作75％－BMCR和100％－BMCR两种典型工况下的动态特性实验，并建立基于实验结果的汽温对象传递函数模型，为进一步开展过热汽温控制系统的设计奠定基础。 （2）详细介绍迭代反馈整定方法（Iterative Feedback Tuning）的理论，结合已建立的过热汽温对象的模型，设计基于IFT的二自由度PID过热汽温控制系统，并和常规整定方法作比较。 （3）详细介绍虚拟参考反馈整定方法（Virtual Reference Feedback Tuning）的理论，结合己建立的过热汽温对象的模型，设计基于VRFT的二自由度PID过热汽温控制系统，并和常规整定方法作比较。 （4）总结无模型控制算法的特点及优点，比较迭代反馈整定方法（IFT）和虚拟参考反馈整定方法（VRFT）之间的区别与联系。探讨无模型控制方法在热工过程实际工程中应用的可行性。