热连轧带钢按其材质、性能的不同可分为：普通碳素结构钢、低合金钢、合金钢。按其用途的不同可分为：冷成型用钢、结构钢、汽车结构钢、耐腐蚀结构用钢、机械结构用钢、焊接气瓶及压力容器用钢、管线用钢等。热轧带钢作为多种产品的原料,用途十分广泛。随着社会的发展,对热轧带钢的产量与质量提出了更高的要求。板厚精度是板带材两大质量指标之一,又是板带轧制领域里的两大关键技术之一。因此深入研究轧机厚度控制系统是十分必要的,同时也具有重要的理论意义和实际参考价值。本文针对热连轧厚度控制系统建模与优化展开研究,主要内容和成果如下：1)在查阅大量文献的基础上,对厚度自动控制的发展概况、国内外发展现状以及厚度自动控制的基本理论进行了综述；2)从控制算法入手,采用仿真分析的方法对宝钢1580热连轧机的压力自动厚度控制系统的控制模型展开研究,得出其需要“多步调节”,存在控制速度较慢的问题。严格推导模型的数学意义后,改进了压下效率系数,实现了压力自动厚度控制的“一步到位”,提高了压力自动厚度控制系统的响应速度；3)针对监控自动厚度控制系统存在的不可避免的滞后问题,采用Smith预估策略对其进行改进,将滞后时间对控制系统动态性能的影响降到了最低。用实际可测的轧制力和辊缝,通过弹跳方程计算厚度进行厚度预测,消除了Smith预估控制系统中所建模型不准确而导致的控制效果不好的弊端；4)带钢张力受带钢厚度变化的影响而变化,进而导致活套角度的频繁抖动。针对这一问题,采用流量补偿的方法,及时对秒流量的平衡关系进行补偿,并对机架间的速度匹配关系进行实时调整,保持带钢秒流量的动态平衡,减少活套动作,进一步提高厚度控制精度；5)针对厚控系统投入使用的条件性,采用动态设定的方法对带钢头尾的厚度精度进行控制,改进了动态设定的投入时序,实现了动态设定效果的优化；6)由于实测带钢厚度的物理仪表的匮乏,前馈控制很难应用于带钢的热轧中,针对这一问题,在不增加测厚仪的前提下,采用预估的方法实现了带钢热轧的前馈控制。首先根据前机架轧制力的实测值,通过弹跳方程理论计算,得出要轧制的后机架带钢厚度,然后进行带钢厚度移位跟踪,最终实现前馈控制,使带钢厚度的控制精度得到了有效的提高；7)对热连轧精轧轧制规程进行了多目标优化设定,根据热连轧精轧的特点和轧制过程数学模型建立了热连轧精轧轧制规程的多目标优化模型,并应用非支配排序遗传算法Ⅱ对热连轧精轧轧制规程进行优化,获得了比原轧制规程更好的结果；8)采用频谱分析等手段对带钢厚度偏差的数据进行处理,并对厚度偏差的原因进行分析,初步诊断导致厚差偏大的原因和故障,开发了能够进行故障分类和识别典型故障类型的基于Windows平台的厚差故障诊断系统。