活套控制系统主要包括活套高度控制和带钢张力控制两个方面,但两者之间存在着耦合关系。本文以热连轧带钢精轧机组活套控制系统为研究对象,基于对活套控制过程中各阶段工作原理与控制策略的分析,建立了活套高度和张力控制系统状态空间耦合模型。构建基于模型预测控制的活套综合控制系统,并对其控制效果进行了分析。本文的主要研究内容如下:(1)从热连轧带钢的起套、恒张力轧制及落套三个阶段阐述了热连轧活套控制过程,给出了活套起落套时的控制策略,并且以恒张力稳定轧制阶段为重点,深入地研究了稳定连轧时活套高度和张力控制系统的控制过程。(2)详细阐述了带钢张力产生的机理,并建立了热连轧带钢张力模型,给出易于工业实现的活套套量模型。分析了恒张力轧制时的活套受力情况,在计算带钢张力力矩、重力力矩及加速力矩的基础上,建立了活套运动力学模型。针对执行机构的特点,将其动态模型表示为惯性环节。综合考虑活套高度和张力控制之间的耦合作用,最终构建了基于状态空间的活套综合控制动态模型。(3)活套高度-张力控制系统是一个典型的双输入双输出系统,工作过程中存在动态强耦合并受轧制状态变化干扰。使用活套状态空间模型,给出了基于模型预测控制的活套综合控制策略,结合活套高度和带钢张力的控制过程,对预测控制中模型预测、在线滚动优化及实时在线校正策略的控制算法进行了深入研究。(4)针对活套综合控制系统,使用MATLAB软件分别建立传统控制和预测控制仿真平台。通过给定带钢张力和活套高度阶跃信号与正弦信号,对两种控制方式的控制性能和跟踪性能进行了比较。通过模拟轧辊辊缝调整和轧制参数变化,对比分析两种控制器的抗干扰能力和鲁棒性。仿真结果表明,模型预测活套控制具有更好的控制性能和系统稳定性。本文的研究结果针对带钢热连轧机的活套控制,具有较强的实用性和推广价值,此外模型预测控制对于其他轧制过程的控制系统同样具有广阔的应用前景。