由于催化裂化是石油二次加工的主要方法之一,因此本文首先根据集总反应动力学模型以及烧焦动力学模型,建立并求解催化裂化稳态机理模型。通过对引入流和积的物料表达方法,对整个流程进行模块化处理,并建立子模块模型使得本文的提出的方法能够适用于不同的催化裂化装置。其中整个机理模型包含4个子模型模块,分别是:混合器模型,提升管模型,分离器模型,再生器模型。通过参数优化,调整反应动力学常数以及再生催化剂焦炭和温度使得建立的机理模型和工业生产实际相吻合。并以所建立的机理模型为研究对象,考察了提升管反应温度,反应压力,剂油比和原料油的性质对催化裂化油气产物分布的影响。通过与中国石油化工股份公司九江分公司一套催化裂化装置的生产数据比较来验证模型的有效性。　　 同时本文还建立催化裂化动态机理模型。相比与稳态模型,动态模型考虑了催化剂和混合气体在汽提分离器以及再生器中的贮藏量,并在模型中结合了调节器模型。通过减少原料油的进料量,来验证PI控制器对于系统的控制作用。　　 为了将先进控制器应用到催化裂化装置中,本文提出了一种新的基于阶跃响应辨识高阶系统的方法。该方法通过对系统输出数据的积分以及最小二乘法,分别考察了二阶不带零点,高阶不带零点,高阶带零点系统的辨识。同时引入工具变量法来处理系统含有输出扰动的情况。鉴于系统在同极点或运行时间过长时,会产生病态矩阵,本文提出了移项法来避免矩阵奇异的问题。通过对各种不同环节以及水槽进行辨识来验证该方法的有效性,并将该辨识方法应用到建立的催化裂化模型中。