连续搅拌釜CSTR(continuous stirred tank reactor)是一个典型的化工动态过程,过程中存在着严重非线性、外界干扰等现象,这些因素不但会破坏控制系统的稳定性,还会影响产品的质量。随着当代工业对控制系统的性能和精度要求在不断提高,对温度控制的要求也在不断提高,因此,化工过程CSTR系统最优控制课题的研究具有重要的理论和现实意义。本文首先简述了非线性系统和最优控制理论的研究现状,然后,针对具有一类表达形式的化工过程CSTR系统,研究最优控制算法,包括状态调节器问题、输出调节器问题、跟踪控制问题、以及受扰系统的扰动抑制跟踪控制问题。本文的主要内容概括如下:1.介绍了非线性系统的基本概念及其研究现状和主要方法,引出仿射非线性系统的概念,针对一类典型的非线性连续搅拌反应釜CSTR系统进行分析和建模。给出反馈线性化相关的部分微分几何基础知识,基于此给出一种非线性最优控制规律的求解方式。2.考虑非线性化工过程CSTR系统,在反馈线性化的基础上提出最优状态调节器的设计方式,首先,将系统的最优控制问题转化为求解两点界限值问题,求出最优控制律。然后,为了解决状态反馈的工程构成问题,运用模型转换方法,提出构造状态观测器,并提供了设计方法。3.由于输出反馈在物理实现上优于状态反馈,进而针对非线性化工过程CSTR系统,设计二次型最优输出调节器,考虑输出反馈的功能不及状态反馈的功能这一问题,提出一种用动态补偿器设计最优调节器的方法,通过维数增广,把动态输出反馈问题转换为状态反馈,求解最优控制律。4.考虑化工过程中对温度控制精确性的要求,针对非线性化工过程CSTR系统,研究最优跟踪控制问题,在将非线性系统模型线性化的基础上,设计最优跟踪控制律,使系统输出能够渐近跟踪到期望输出,并且保证误差极小这一前提条件,利用仿真计算校验该方法的有效可行性。5.针对一类受扰动的化工过程CSTR系统模型,研究最优扰动抑制跟踪控制问题。利用反馈线性化方法,对受扰CSTR模型进行线性化,首先,提出一种最优扰动抑制跟踪控制律的求解方法。进一步,利用内模原理,通过模型转换,设计无静差最优扰动抑制跟踪控制策略。最后部分对论文的主要内容和工作进行归纳,并且对以后的学习科研进行展望,指明了进一步的研究方向。