工业过程控制、生物系统和网络控制等系统中，普遍存在着非线性、时滞、干扰等现象，这不仅破坏了控制系统的稳定性，还给系统的分析与综合带来很大困难。随着生产和科学技术的发展，现代工业对控制系统性能和精度要求的不断提高，传统的控制设计已很难满足各种实际需要，研究非线性系统的扰动抑制问题具有重要的理论和实际意义。本文的主要研究内容概括如下：1.针对普遍具有非线性、时滞性以及部分变量不可测量性、变量间耦合性等特点的常见的化工过程控制，简要概述非线性系统、时滞系统、最优控制理论的一般特性、数学模型、研究背景、研究现状等基本知识。为实现化工生产过程实施自动控制与优化控制，介绍了文章所用到的逐次逼近方法、反馈线性化方法、最优PD控制、无静差内模控制等方法的理论基础。2.针对非线性系统、受扰非线性系统和受扰非线性时滞系统，利用微分方程的逐次逼近理论、动态补偿控制、无滞后转换等方法，将系统的最优控制问题转化为求解非齐次两点边值序列问题，并提供了从时域最优状态反馈到频域最优PD控制器参数优化方法，获得了系统最优的动态补偿网络，设计出最优PD控制器参数。3.针对化工过程中受扰非线性系统，研究外界扰动作用的非线性系统基于扰动补偿的无静差最优扰动抑制的设计问题。利用反馈线性化和内模最优控制原理，构造扰动补偿器，精确抵消外部扰动对系统的影响，设计了最优无静差反馈控制律，解决了受扰动的非线性系统和时滞的前馈控制策略的物理实现问题。4.介绍了CSTR系统的基本结构，反应过程，并针对不同反应过程所建立的模型，进行了模型处理和控制方案的设计，并最终设计各个系统模型最优的动态补偿网络。将理论成果用于化工工程控制系统控制器的设计中。利用MATLAB仿真软件进行了数值仿真验证，检验了理论成果的有效性和实用性。最后部分总结了论文的主要工作，并对今后进一步的研究工作进行了展望，指明了今后研究的方向。