在工业气相聚乙烯生产中,熔融指数和密度是两个重要的质量指标。在聚乙烯实际生产中,根据生产牌号的需要,精确控制质量指标对提高企业经济效益具有重要意义。然而由于缺乏精确在线仪表及控制器,聚乙烯质量指标主要通过定时采样分析来实现聚乙烯质量指标控制。根据聚乙烯生产特点,设计聚乙烯质量指标在线估计器以及先进控制器,对于提高聚乙烯质量指标生产效益具有重要实际意义。本论文的主要工作包括：1、根据聚合反应特点,建立聚乙烯质量指标非线性Hammerstein模型,基于聚合反应动力学方程建立非线性稳态部分模型,基于特征建模,建立线性动态模型。运用粒子群优化算法,辨识得到聚乙烯质量指标模型参数,从而得到聚乙烯质量指标Hammerstein模型。2、根据聚乙烯质量指标非线性Hammerstein模型,考虑测量噪声方差不确定性,引入实验室分析值以及模型值最大偏差,计算模型偏差协方差,得到模型偏差协方差上限,基于LMI的方法,对偏差协方差上限最小化,计算得到滤波器增益,从而得到鲁棒次优在线估计器。3、根据聚乙烯质量指标非线性Hammerstein模型,引入非线性求逆环节,将非线性控制问题转化为线性控制器设计问题。针对线性部分采用模型预测控制器,运用PSO-拟牛顿迭代法计算得到控制量,通过非线性Hammerstein模型,从而得到当前质量指标输出值,从而实现聚乙烯质量指标非线性Hammerstein模型的预测控制。仿真以及实际应用结果证实了鲁棒次优估计器以及预测控制器的有效可行性。