建模、控制算法研究以及仿真试验都是燃气轮机研制过程中必不可少的环节,本文针对这三者展开研究。首先,采用容积惯性法代替牛顿-拉普逊法建立三轴燃气轮机非线性动态模型,并考虑变比热、引气与冷却等环节,通过与试车数据比较验证了所建模型具有良好的仿真精度。采用容积惯性法不但提高了模型的实时性,并且动态过程更接近真实燃气轮机运转状态。分析了容积惯性法建模中低转速阶段仿真时出现的参数振荡现象产生的原因,通过增加低转速特性数据消除了参数振荡,并提出了一种基于指数平衡与样条拟合的外推方法来获得低转速特性数据。通过低压压气机特性数据外推计算与分析,证明了该外推方法具有较好的准确性。然后,针对重型燃气轮机非线性强、惯性大和负载多变等特点,提出了一种基于深度信念网络的自适应控制器。该控制器结合了深度信念网络和传统PID控制器,其中深度信念网络作用是在线调整PID参数,而传统PID控制器负责控制量的计算与输出。通过数字仿真,验证了该控制器满足燃气轮机转速控制的要求,并且具有良好的自适应性,在燃气轮机不同工况下,能够对其转速进行准确控制,使得系统快速响应的同时无超调量。最后,针对燃气轮机硬件在环仿真平台的需要,设计了一种能够采集并模拟多种范围电压、电流与频率信号的接口模拟器。搭建了燃气轮机硬件在环控制平台,在试验前对接口模拟器以及控制器进行了标定与平台的实时性验证。在已有的控制器上,完成了基于RTX操作系统的多任务嵌入式控制系统开发。通过硬件在环试验,进一步验证了本文设计的控制器具有良好的控制效果与较强的自适应能力。