冷连轧机组作为高效的板带生产机组,具有设备众多、控制过程复杂的特点,该机组的厚度和张力控制技术是冷轧生产中系统性极强、精度要求极高的综合性技术。本文以某酸洗冷连轧机组自动化控制系统的研发项目为背景,研究了冷连轧的轧制特性以及厚度-张力多变量优化控制策略,主要研究内容如下:(1)分析了冷连轧轧制变形区主要参数及其计算方法。给出了适于在线应用的轧制力模型、变形抗力模型、摩擦系数模型及前滑模型。对秒流量方程、轧机弹跳方程及张力方程等冷连轧过程基本方程进行了深入研究。(2)结合轧制过程基本方程,逐一推导了各机架用于轧制特性分析的增量模型,主要包括轧制力增量方程、厚度增量方程、前滑率增量方程、机架间张力增量方程等,提出了使用多个惯性环节代替延时环节的入口厚度变化表达方式,给出了执行机构惯性环节模型。基于推导的增量方程,建立了状态空间表达式的系数矩阵,为冷连轧轧制特性分析奠定了理论依据。(3)结合现场工艺设备参数和相关偏微分系数,利用状态空间分析法对冷连轧轧制特性进行了研究。分别给定来料厚度、机架辊缝及机架速度等干扰量或调节量,模拟了各机架带钢出口厚度和机架间张力变化的动态过程,并对该过程进行了深入地分析研究,获得了各干扰量和调节量对轧件出口厚度和机架间张力的影响规律。(4)基于线性二次型最优控制理论,给出了冷连轧厚度—张力多变量优化控制策略,并制定了权重矩阵的取值原则。基于MATLAB软件建立仿真平台,通过分别给定来料厚度变化、来料硬度变化以及中间机架轧制过程扰动,对传统控制策略和多变量优化控制策略进行了对比,结果表明该优化控制策略具有控制精度高、抗干扰能力强的优点。本文的研究结果针对冷连轧过程中的厚度-张力多变量优化控制,对提高冷连轧的厚度控制精度和张力控制精度具有积极的促进作用。