连续搅拌反应釜(Continuous stirred tank reactor,CSTR)是一种复杂的化学反应器,其因投资成本低、换热能力强和产品质量稳定等优点,广泛应用于石油化工、生物发酵、化学制药等过程工业,对反应釜温度和浓度的精确控制是提高生产效率,保证产品质量的有效手段。在实际工业生产中,反应釜设备常以互联(并联、串联等)形式存在,一方面,设备的并联能有效扩大产能,保证产品一致性,设备的串联能有效降低反混,提高转化率;另一方面,这类设备机理上有着强非线性、多变量耦合等特征,相互组合构成的互联系统更加增大了控制难度,常规技术手段难以获得较好的控制效果。本文针对这一情况,以单个CSTR为基础,建立多釜并联和串联模型,并采用滑模控制方法进行控制器设计研究。首先对单个CSTR系统设计了三种滑模控制器,运用Lyapunov方法从理论上证明了控制系统的稳定性,并利用MATLAB进行仿真实验,验证了在没有模型不确定性、稳定的有界环境干扰、系统的温度信号和浓度信号均可测等假设条件下三种方法的可行性与有效性,通过对比分析,选取出控制性能最优的终端滑模控制方案。然后针对互联系统对产品唯一性的要求,提出了基于交叉耦合误差的同步控制方案,即让各子系统保持一致的变化过程,并结合终端滑模控制方法,分别应用于并联的CSTR系统和串联的CSTR系统,MATLAB仿真实验表明基于同步策略的终端滑模控制器能有效处理互联CSTR系统的控制问题。最后针对实际过程中浓度难以有效测量的特点,设计了一种具有滤波能力的观测器-滑模观测器,通过对未知的浓度信号进行状态估计,进而利用测量得到的温度信号和估计得到的浓度信号进行终端滑模控制器的设计,MATLAB仿真结果表明所设计的基于滑模观测器的终端滑模控制器能够实现互联CSTR系统的有效控制,成功解决了系统浓度信号难以准确测量的问题。