本文首先研究了先进控制与优化理论、技术及其应用的发展现状,然后以羰基合成反应器、烟叶制丝过程和合成氨生产过程等三个典型的工业生产过程为研究对象,作者完成了多项理论和技术创新,设计并开发了这三个典型工业过程的先进控制与优化系统,并成功实施了这三个过程的先进控制与优化.论文还研究了成功实施先进控制与优化必须解决的若干关键技术问题.本文研究工作的结论和成果具体表现在以下几点:(1)在研究羰基合成反应基本原理、丁辛醇生产工艺以及并列的双羰基合成反应器现有控制和操作方案的基础上,总结提出了CO分压的稳定约束控制问题和原料气的配比优化问题.(2)在研究烟叶制丝过程的自动控制现状和烟叶制丝生产工艺的基础上,扩展某卷烟企业制丝车间的计算机控制系统构建了先进控制与优化工作站,为克服烟叶烘丝过程大纯滞后对烟丝水分控制的影响,首次采用广义预测控制算法设计了烟丝水分预测控制器,设计并开发了首套烟叶烘丝过程水分预测控制系统,稳定了烟丝水分,提高了烟丝品质.(3)在研究各种因素对烟丝品质的影响和提高烟丝填充值的必要性的基础上,设计了烟丝填充值正交优化试验方案.(4)在研究氨合成生产工艺和氨合成塔现有控制与操作方案的基础上,针对某公司的氨合成生产系统,整定了PID控制器参数,研究了氨合成塔催化剂床层热点温度的控制问题.(5)研究了影响氨合成反应效率的因素,首次提出了"两步逐级正交优化"的概念,设计了氨净值两步逐级正交优化试验方案,首次成功实施了氨合成生产系统的氨净值两步逐级正交优化,优化了氨合成生产系统的操作条件,氨净值提高了0.52﹪,取得了明显的经济效益.(6)研究了实施先进控制与优化过程中的数据通讯问题,总结提出了若干种典型的解决方案.(7)首次提出了"工业过程优化的核心内容"和"工业过程优化的工程化方法"的概念,详细阐述了它们的具体内容.(8)研究了先进控制与优化的效果评价问题,首次总结提出了一套实施工业过程先进控制与优化的实用的工作流程,研究了决定先进控制与优化成功应用的关键因素.