随着能源问题的日益突出,节能减排也受到越来越多的关注,结合我国电力结构的特点,大容量高参数的火电机组必将成为未来的一个主流。同时随着一些新能源发电给电网带来波峰冲击,为了吸纳这些强波动、间歇性新能源电力,维持电网的稳定与电能质量,这需要火力发电参与深度调峰运行,这也预示着对火电机组的控制要求越来越高。但是随着机组容量的不断增大,机组会呈现出一些强耦合、强非线性特性,这些都不利于对机组的高效控制。如果可以对大型火电机组的非线性进行定量的分析,然后基于这些特性设计出一套安全、高效的控制方案,这对提高电厂的经济指标有很大的现实意义。本文主要对超超临界机组协调控制系统的非线性特性及控制器的设计进行了相关研究。首先利用机理建模的方法,对超超临界机组的单元机组建立了一个便于控制器设计的简化模型,借助谏壁电厂1000mw超超临界13号单元机组的历史运行数据,通过改进后的遗传算法对模型参数进行了辨识。然后以此模型为研究对象,借助引入间隙测度的概念,对模型的非线性特性进入了深入的研究,得到了功率、温度、压力的变化对系统的非线性影响依次减弱的结果。为了实现对机组大范围变负荷运行时的快速跟踪任务,文章借助H∞控制理论,给出了一种基于H∞回路成形设计控制器的方案。针对设计过程中前置补偿器参数不易确定的难题,文章提出了基于遗传算法的H∞回路成形设计方法,针对该方法计算的H∞控制器阶次过高不易工程实现问题,本文提出了一种PID近似控制器降阶的方法。然后对不同工况点下的线性化模型,运用上面的方法得到了对应的鲁棒P1D控制器,最后结合模糊控制原理,设计出了模糊多模型监督控制方案,然后通过三组定值跟踪实验表明,这种设计方案实现了大型火电机组的大范围变负荷快速跟踪。