本方向针对能源和动力过程涉及的多相流动参数、工质及污染物组分等在线测量要求，开展过程参数的在线检测理论、方法和技术研究；针对热工对象普遍存在着强烈非线性、时变性、大滞后、分布参数等特点，开展过程动态特性与先进控制和过程及系统多目标协同优化的理论、方法和技术研究。
本单位已经在该方向上取得重要研究成果，如：
●过程检测、控制和优化
1969年依托所主持的原国家计委和国家教育部联合部署的重点科研项目“磁流体发电”，完成了高温激光光谱测量与诊断的研究，并于1986年研制成功我国第一台用于磁流体发电机高温火焰温度测量仪，近年来完成了多项国家自然科学基金与国家973等基础性研究项目，形成了鲜明特色的颗粒测量、气固两相流在线测量、激光及光谱在线检测方法及应用等研究方向。建有多相流测试实验室等多个研究基地，近年突破了气固两相流速度与浓度在线检测中的关键技术，开发的风速测量与风粉检测系统成功应用到国内300余台大型锅炉中（其中包括1000MW机组10台，600MW机组56台，300MW机组110台）。
●火电机组仿真与控制
东南大学是国内公认的最早从事火电机组仿真与控制研究开发的单位，建有电站控制系统实验室、火电机组研究型仿真试验中心等多个研究基地。在1988年就完成了国内首台125MW机组仿真机系统，获能源部科技成果二等奖，参与创建珠海亚洲仿真公司，为中国火电、核电、电网提供20余套大型仿真系统，其中秦山核电站仿真机被评为95年全国十大科技成就。在单元机组计算机监控、超临界机组动态特性、DCS系统及国产化方面取得国内领先和国际先进的研究成果，先后获得国家级和省部级科技成果奖7项，自主开发的火电机组性能优化系统已成功在50余台大型火电机组应用，取得了显著的经济效益和社会效益。在火电机组的模糊建模、神经网络建模及各种先进控制理论及技术研究方面已取得了许多有特色的研究成果，在大型电站的汽温系统、燃烧系统、制粉系统控制中得到了实际应用，近年来还开展了IGCC、生物质气化、燃料电池和风电系统等新能源系统的建模和控制研究，得到了多项国家自然科学基金、国家863项目、江苏省自然科学基金及国家教育部专项基金的资助。
●极端环境下热系统测控与优化
为支持南极内陆天文科考研究工作，为天文科考设备提供长期无人值守的综合保障系统，东南大学在国内首次开展了南极内陆天文科考支撑平台的研发工作，仅用时一年半即独立设计、制造出具有国际领先水平的第一代南极内陆天文科考支撑平台，平台随第27次南极内陆科考队运抵南极，并在南极昆仑站成功投入运行，它可以在极端恶劣条件下为昆仑站各类天文科考仪器提供能源动力及技术支持。目前第二代支撑平台的规划和研发工作已经开始启动。
目前重点研究内容：（1）极端环境下系统性能测试及控制（超高温、超低温及低压热防护材料热物性测量方法，先进热防护及热控技术、器件的性能测试与控制，高温热防护及热控制系统综合性能研究）；（2）高温、高压、高腐蚀环境下过程特征参数的测量方法与技术（基于激光和近代光学技术的多相流动测量方法，静电与电容双模态层析成像两相流多参数测量及流动可视化，激光光谱燃烧诊断及声波在线检测等）；（3）过程动态特性与先进控制理论（过程动态特性及其系统辨识方法、先进控制理论与方法）；（4）过程及系统多目标协同优化（系统分解降维与协同优化，目标优化算法及其与控制算法的融合等）
本单位已经在该方向上取得重要研究成果，如：
●过程检测、控制和优化
1969年依托所主持的原国家计委和国家教育部联合部署的重点科研项目“磁流体发电”，完成了高温激光光谱测量与诊断的研究，并于1986年研制成功我国第一台用于磁流体发电机高温火焰温度测量仪，近年来完成了多项国家自然科学基金与国家973等基础性研究项目，形成了鲜明特色的颗粒测量、气固两相流在线测量、激光及光谱在线检测方法及应用等研究方向。建有多相流测试实验室等多个研究基地，近年突破了气固两相流速度与浓度在线检测中的关键技术，开发的风速测量与风粉检测系统成功应用到国内300余台大型锅炉中（其中包括1000MW机组10台，600MW机组56台，300MW机组110台）。
●火电机组仿真与控制
东南大学是国内公认的最早从事火电机组仿真与控制研究开发的单位，建有电站控制系统实验室、火电机组研究型仿真试验中心等多个研究基地。在1988年就完成了国内首台125MW机组仿真机系统，获能源部科技成果二等奖，参与创建珠海亚洲仿真公司，为中国火电、核电、电网提供20余套大型仿真系统，其中秦山核电站仿真机被评为95年全国十大科技成就。在单元机组计算机监控、超临界机组动态特性、DCS系统及国产化方面取得国内领先和国际先进的研究成果，先后获得国家级和省部级科技成果奖7项，自主开发的火电机组性能优化系统已成功在50余台大型火电机组应用，取得了显著的经济效益和社会效益。在火电机组的模糊建模、神经网络建模及各种先进控制理论及技术研究方面已取得了许多有特色的研究成果，在大型电站的汽温系统、燃烧系统、制粉系统控制中得到了实际应用，近年来还开展了IGCC、生物质气化、燃料电池和风电系统等新能源系统的建模和控制研究，得到了多项国家自然科学基金、国家863项目、江苏省自然科学基金及国家教育部专项基金的资助。
●极端环境下热系统测控与优化
为支持南极内陆天文科考研究工作，为天文科考设备提供长期无人值守的综合保障系统，东南大学在国内首次开展了南极内陆天文科考支撑平台的研发工作，仅用时一年半即独立设计、制造出具有国际领先水平的第一代南极内陆天文科考支撑平台，平台随第27次南极内陆科考队运抵南极，并在南极昆仑站成功投入运行，它可以在极端恶劣条件下为昆仑站各类天文科考仪器提供能源动力及技术支持。目前第二代支撑平台的规划和研发工作已经开始启动。
目前重点研究内容：（1）极端环境下系统性能测试及控制（超高温、超低温及低压热防护材料热物性测量方法，先进热防护及热控技术、器件的性能测试与控制，高温热防护及热控制系统综合性能研究）；（2）高温、高压、高腐蚀环境下过程特征参数的测量方法与技术（基于激光和近代光学技术的多相流动测量方法，静电与电容双模态层析成像两相流多参数测量及流动可视化，激光光谱燃烧诊断及声波在线检测等）；（3）过程动态特性与先进控制理论（过程动态特性及其系统辨识方法、先进控制理论与方法）；（4）过程及系统多目标协同优化（系统分解降维与协同优化，目标优化算法及其与控制算法的融合等）