该文以首钢3500mm中厚板轧机改造项目为背景,以中厚板轧机控制模型为主线,对控制模型系统框架、厚度精度控制、温度控制、板形与板凸度设定控制以及轧制规程分配等进行了研究,开发了相应的在线控制软件,现场应用取得了良好的效果.具体研究内容和主要结果如下:(1)采用影响函数法分析辊系弹性变形,利用计算结果给出可用于在线控制的辊系变形线性计算模型.将辊系弹性变形模型和全长压靠弹性曲线结合,构造出精度和完备性都优于传统模型的轧机弹跳新模型.与传统弹跳模型比较,新模型具有以下优点:①轧辊尺寸、轧辊凸度、轧件宽度和轧制力等因素对轧机弹跳的影响都可以通过该模型得到体现;②简化轧机弹跳模型的测量.只需要测量基本辊径、基本凸度的全长压靠曲线,然后结合辊系弹性变形计算即可得到完整的弹跳模型,避免换辊后重复测量刚度.证明了刚度差异产生的轧辊微小倾斜对轧制中心线处的设定辊缝基本没有影响.引入相对油膜厚度零点的概念,并给出相对油膜厚度模型的计算方法和测量方法.分析弹跳方程零点漂移对轧制力模型自学习的影响,得知如果轧件出口厚度的计算全部采用弹跳方程计算值,则弹跳方程零点漂移对轧制力模型的自学习基本没有影响.(2)选择适合中厚板轧制过程的变形抗力模型,根据大量的实验数据,提出适合于工程在线用的简易残余应变数学模型,通过理论分析得知采用该模型可以将残余应变对变形抗力的影响控制在6％以内.构造了合理的变形抗力模型参数的修正算法来消除温度模型累计误差对厚度精度的影响.(3)分析热辐射和对流、高压水除鳞、与轧辊接触产生的热传导和轧制塑性功等因素对温度变化的影响,得出相应的数学模型.利用该模型分析了厚板温度梯度与轧件厚度和时间的规律,为实测表面温度转化轧件平均温度的处理提供了理论支持.针对实测温度的特点,给出一次除鳞后实测温度的有效性判断准则,并利用插值法和相似法给出除鳞后温度的计算方法.给出开轧温度的计算算法和自学习算法,使开轧温度的计算精度更符合实际.结合中厚板控温轧制的特点,将终轧温度看成是控温温度的单调增函数,并提出相应的算法来确定控温温度和终轧温度.(4)分析了厚度控制系统和板形开环控制的关系,通过理论推导得出轧制宽薄轧件时,AGC对板形影响较大,而对厚度控制精度贡献不大.并在此基础上,提出适用于中厚板轧制的板形锁定法,理论推导和现场应用均已证明,这种方法能够在对厚度控制微小影响的前提下,避免轧制宽薄材时板形容易出现边浪的缺陷.(5)根据平面形状控制的要求以及中厚板的轧制特点制定了相应的中厚板轧制策略原则.针对展宽阶段的轧制特点,提出展宽阶段轧制规程分配新方法—可变道次的综合负荷平衡分配法,这种分配方法综合考虑设备能力的充分发挥,使得各个道次的综合负荷函数值相等.针对伸长阶段的轧制特点,提出伸长阶段轧制规程分配新方法—负荷协调分配法.该方法通过定义一个虚拟最大轧制力限制系数来调节各道次轧制力,使得最后三个道次轧制力线性下降,满足板形控制的要求,而前面道次尽量发挥轧机的能力采取大压下量.进而将后三个道次的轧制力下降斜率作为变量,如果出现板形问题,可以通过调整斜率改变轧制负荷的分配.该文的研究结果,针对中厚板在线实时控制,具有很强的实用性.所开发的中厚板轧机过程控制模型已成功应用于首钢中厚板厂一期改造和二期改造工程,为中国中厚板轧机过程模型控制研究起到积极的促进作用.