汽轮机作为火力发电厂中最主要的设备之一,其控制系统贯穿于电力生产的始终,其性能的优劣直接影响汽轮机组和电网的安全、经济、稳定运行。本文以600MW中间再热式汽轮机组作为研究对象,采用机理分析法建立了该对象中各环节(电/液转换器、油动机、蒸汽容积、中间再热器、转子等)的数学模型,并在MATLAB环境下对各个环节的动态特性进行了仿真研究,验证了各环节数学模型的正确性。由于汽轮机是具有非线性、参数时变和不确定因素的典型复杂热工系统,目前先进控制方案实际运用于汽轮机组的实例仍非常少见,因此本文首先对基于串级PID控制方案的DEH系统进行了仿真研究,得到了控制系统在各种扰动信号作用下汽轮机转速和功率的输出曲线,并对其鲁棒性进行了研究。其次,采用模糊控制策略对现有控制方法进行改进,设计了一个模糊自整定PID控制器取代原有的功率控制器。针对600MW中间再热式汽轮机组并网后的负荷控制,在MATLAB中对新的控制方案进行仿真研究,比较它们在不同的扰动方式下汽轮机的功率和转速输出曲线,以期获得控制性能更加优越的设计方案。在此基础上,根据现代控制理论中的最优控制理论设计了一个基于状态观测器的线性二次型最优控制器,将其应用到汽轮机调节系统中,并在MATLAB/SIMULINK环境中对外界扰动下控制器的动态特性进行了仿真研究,为进一步提高汽轮机调节系统的控制品质提供了研究的方向。本文的研究对于进一步提高汽轮机的控制品质,为提出和研究性能优化的汽轮机组控制系统设计方法提供了参考依据。