随着中厚板行业的快速发展,中厚板的生产趋势也逐渐向高质量、高效率和低能耗的方向发展。在保证钢板的组织性能、表面质量和尺寸精度的基础上,尽量缩短其在生产线上的停留时间,并协调轧线上各区域的设备之间的加工速度,以使钢板的加工过程实现无阻塞最优控制。基于此,本文从钢板的宏观和微观轧制节奏控制两方面进行阐述。宏观轧制节奏的控制内容主要包括考虑库存和订单的坯料生产分配、轧制任务的制定及排序；微观节奏的控制内容包括轧制待温模式的选取、出炉时间的计算以及轧制节奏的自修正策略。其中,在对微观节奏问题进行讨论时,建立了可用于优化微观节奏的负荷分配和轧制速度计算模型。同时,它们也为微观节奏控制中的时间预测模型和待温模式选取模型提供了必需的原始计算参数。本论文的主要创新性工作如下：(1)建立了基于优化轧制节奏的中厚板轧制负荷分配模型。首先提出了进行负荷分配计算的两个关键预设定参数——转钢厚度和轧制力的计算方法。推导出转钢厚度的计算公式,从小变形条件和全阶段大变形条件出发,讨论了展宽比β、金属横向流动系数kβ等参数的确定机理。介绍了轧制力的传统预计算模型及其局限性,在此基础上提出一种新型的轧制力自学习方法,该方法按照钢种、目标厚度、开轧温度等轧件信息对自学习系数进行层别划分。依据负荷分配理论中最大限度利用轧机能力法中的思想,为后续负荷分配的优化提供了迭代初值的算法,分别使用最优化方法中的序列二次规划法和外部罚函数法对负荷分配进行进一步的优化,逐步令设定厚度逼近目标厚度。分别讨论了辐射传热、自然对流和与轧辊间的热传导中换热系数和热流密度以及定压比热容Cp的算法,并据此建立待温时间计算模型。(2)建立了以优化轧制节奏和控制轧件终轧温度为目标的中厚板轧制速度设定模型。列举了轧制过程中轧辊设定速度的曲线形状,分为水平线、三角形和梯形,分析了选取曲线形状的原则。讨论了影响轧辊速度设定的各种因素,分别利用咬入和稳定轧制条件、轧机扭振、动压轴承的最小油膜厚度等限制条件推导出咬入速度、稳定轧制速度和抛钢速度的临界值计算方法。其中,在讨论咬入和稳定轧制条件时,着重分析了轧辊与轧件间摩擦系数的确定原则。建立了以控制钢板终轧温度为主要目标,缩短全道次轧制时间为次要目标的多目标函数,并将三个速度变量的临界值作为目标函数的约束条件。(3)进行了单机架待温最优模式的讨论。列举了同规格轧件待温时的模式,先粗略划分为单坯待温轧制、成组待温轧制和交叉待温轧制,进一步根据同时可待温的块数以及出炉间隔时间的不同,细分为更多的种类。以固定块数的一批轧件为例,在假设它们满足不同待温模式的前提下,分别对它们在不同模式下的轧制总时间、占机率以及出炉时间进行计算,从而对比并筛选出最优的待温模式。对变规格轧件的待温问题进行数学建模,将该问题转化为加工最优路径的TSP问题,分析了基于蚁群算法的加工最优路径问题的求解步骤。在蚂蚁的寻优过程中,为减少可能的行进路线和加快算法的收敛,提出了基于优先邀请策略的蚂蚁行进方向的判别方法。(4)建立了考虑板坯库存和订单需求的中厚板宏观节奏控制策略。分析了中厚板生产工艺的复杂性,并对工艺流程中的主要规则和约束进行了讨论。建立了以利润最大化为优先的坯料分配模型,同时该模型也具备多个其它目标函数,可根据实际需求在各目标函数间切换。通过推导证明：由订单确定的成品结构,可以得到唯一且最优的库存结构。介绍了传统的轧制任务排序方法和专家系统的工作原理及其局限性,提出一种新型的轧制任务排序优化方案,为板坯建立排序网络图并利用动态规划法进行求解。(5)研究了基于Petri网论的中厚板微观轧制节奏自修正方法。介绍了Petri网的数学含义及其有向网的构成成分。针对双机架中厚板生产线的工艺布置状况,分析了对轧制节奏进行自修正的必要性以及自修正所采用的基本原理,设计出双机架中厚板生产线节奏受控Petri网模型图。对轧制节奏自修正问题进行数学建模,根据对轧线上监控库所工作状态的实时扫描反馈数据,重构各缓存区的被占用状态,从而对加热炉的出炉时间以及其他所有设备的加工节奏进行修正计算。上述研究成果已经在我国某中厚板厂得到应用,使生产中遇到的一些难题得到解决。中厚板轧制节奏控制技术是一个广阔的研究领域,其理论和方法需要进一步丰富、发展和完善,有许多问题有待进一步研究解决。