化工过程模型大多是广义系统,广义系统状态估计在线性系统方面取得大量成果,但广义非线性系统状态估计研究成果较少,本文推导了离散型广义线性系统的卡尔曼滤波器和离散型广义非线性系统的扩展卡尔曼滤波器,通过催化裂化装置再生器二密相床的仿真分析证明了离散型广义非线性系统的扩展卡尔曼滤波器的可行性;在此基础上,推导了连续型广义线性系统的卡尔曼滤波器和连续型广义非线性系统的扩展卡尔曼滤波器,并通过二密相床的仿真分析对连续型广义非线性系统的扩展卡尔曼滤波器的可行性进行了验证。学者们对连续系统离散化后应用卡尔曼滤波多采用欧拉法离散,其他离散化方法研究较少,本文推导了欧拉法离散的连续—离散型广义系统扩展卡尔曼滤波器、梯形法离散的连续—离散型广义系统扩展卡尔曼滤波器和四阶龙格—库塔法离散的连续—离散型广义系统扩展卡尔曼滤波器,并在不同离散采样周期下分别用三种离散化方法离散的连续—离散型广义系统的扩展卡尔曼滤波器对快时间尺度的乙炔加氢反应器模型进行仿真,得出了在不同离散采样周期下不同离散化方法的优劣效果。参数慢时变现象广泛存在于化工过程中,化工装置的一个运行周期内慢时变参数的缓慢变化造成化工装置的性能逐渐下降,慢时变参数的变化也给被控变量的精确控制带来影响,影响装置的控制效果,因此对慢时变参数的在线估计很有实际意义。乙炔加氢反应器是一个典型例子。对于乙炔加氢反应器,催化剂活性的时间单位为“日”,不可测干扰和控制系统抑制干扰的动作是以“秒”为时间尺度的,由于慢时变参数和被控变量时间尺度不同,故设计基于广义扩展卡尔曼滤波的慢时间尺度和快时间尺度的乙炔加氢反应器软仪表。仿真结果表明,在慢时间尺度下和快时间尺度下,分别将催化剂活性和被控变量做为状态变量后,广义扩展卡尔曼滤波可以完成对以“天”为周期的催化剂活性和以“秒”为周期的被控变量的估计,估计结果能够稳定收敛到机理模型模拟值并且具有较好的动态性能。该方法也可以应用到其它存在参数慢时变现象的化工过程中。