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与传统的序贯设计方法相比，过程工艺与控制系统的集成优化设计可较大地提高过程的可操作性和经济性能，但基于常规动态优化的集成设计问题求解困难。采用最优控制和分层优化策略的思想，将线性二次调节器（LQR）嵌入到过程工艺与控制系统集成设计框架中，以降低集成优化设计问题的求解难度。将该方法应用于连续搅拌釜式反应器（CSTR）的设计中，通过与传统的序贯设计方法相比较，表明了该方法的有效性。