随着计算机技术的迅速发展以及人们对控制系统总体性能要求的不断提高，包括在线优化在内的一些高级控制策略已逐渐被应用于复杂工业过程以提高产量，降低能耗。近20年来，国外一些著名的控制软件公司纷纷推出了各自的在线优化软件包，并在化工、炼油等行业取得了成功应用。而在国内，关于在线优化的研究和应用起步则相对较晚，并且到目前为止仍缺乏独立开发的通用的成熟的在线优化软件。有鉴于此，本文以工程应用为目标，对在线优化中涉及的优化理论和关键技术进行了力所能及的探索和研究。 本文的主要内容包括： 1．综述了在线优化的发展状况，详细介绍了在线优化的命题、关键技术以及各方面的研究现状，并在此基础上总结了在线优化的工业应用情况，介绍了国外几种有代表性的在线优化商品化软件。 2．针对催化裂化对象非线性、时变和不确定性的特点，提出了一个基于实时运行数据的在线稳态优化系统。该系统采用了一种改进的可行方向法用以解决在线优化问题，并借助于实时过程数据对优化模型进行在线更新。在一个催化裂化模型上的仿真试验表明了该系统的应用有效地提高了指定油品的收率，同时满足其他产品基本的收率要求。 3．针对带有未知扰动的非线性系统的优化问题，提出了一种新的可行性分析算法。该算法不但能够判断非线性优化命题是否存在可行域，而且能够针对不存在可行域的情况，给出软约束边界调整的定量信息。在此基础上，综合考虑了非线性系统稳态在线优化问题中可行性分析和优化求解两方面的要求，给出了一种统一的求解方法。 4．以某炼油厂加氢裂化装置为应用背景，研究开发了一个通用的稳态在线优化系统软件包，该系统包括了稳态检测、数据调和、自适应模型化以及优化计算等各功能模块。经工业试运行后表明该系统具有良好的应用前景。