燃气轮机作为船舶动力系统推进和发电的主要装置,具有多输入、多输出、强耦合及非线性的特点。基于燃气轮机物理模型,在不同环境及工况下实现其运行经济性、排放性及动力性等指标的多目标优化,其求解过程复杂,计算量大,实时性差。为了提高优化效率,本文通过建立燃气轮机代理模型简化求解过程,针对燃气轮机经济性、排放性及动力性指标,在构建其有效代理模型的基础上,研究静态和动态多目标优化算法的改进方案,并得到燃气轮机的最优工况点,具体工作如下:（1）基于三轴燃气轮机基本原理,以模块化的建模方式构建了Simulink仿真模型,根据系统的输入输出关系,确定了8个决策变量和3个目标变量。通过在额定负荷下比较燃气轮机稳态工况仿真值与真实值,验证了仿真模型的准确性。（2）根据燃气轮机稳态过程采样点在空间中的分布性和填充性指标,选择了适合的试验设计方法。在比较四类主要代理模型构建方法后,选定RBF模型构建燃气轮机代理模型。综合模型精度与稳定程度,提出了一种基于不同径向基函数组合的RBF代理模型。以此为基础,构建了全面反映燃气轮机经济性、排放性及动力性指标的代理模型。（3）在燃气轮机静态多目标优化过程中,对NSGA-II算法从交叉算子、变异算子、拥挤度距离计算方法以及算法终止条件提出改进,验证了改进后的NSGA-II算法的优势。在此基础上提出了一种基于帕累托前沿生成鲁棒多目标优化解的方法。（4）将燃气轮机动态多目标优化问题转化为基于环境变量线性变换的动态多目标优化问题,并在DNSGA-II算法基础上提出了一种新的环境响应机制。通过设定环境变化检测机制,并将原有的初始化和变异策略融合并引入了自适应初始化和变异比例。数值仿真表明本文提出的DNSGA-II-C算法更适合于燃气轮机动态多目标优化问题。