冷轧带钢的生产水平是一个国家钢铁工业发展水平的重要标志。冷带轧机作为生产特种钢、普通碳钢、低合金钢等带钢产品的专用设备,保证其带钢张力恒定和轧制速度稳态精度是解决带钢产品板形板厚品质问题的有效手段。然而在可逆冷带轧机的实际生产中,其左卷取机、主轧机和右卷取机通过带钢挠性连接在一起,三者构成了一个具有多变量、慢时变、强耦合、不确定特征的复杂动态系统,这些给冷带轧机系统控制器的设计及带钢品质的提升带来了一定的挑战。为了提高冷带轧机速度张力系统的跟踪控制性能,增强系统的鲁棒稳定性能,本文主要进行了以下几方面的研究工作:首先,根据冷轧带钢的轧制生产工艺,结合胡克定律、冷轧带钢的相关轧制理论、电机动力学方程、刚体转动定律等相关理论,采用机理建模方法依次推导出:左、右卷取机张力模型,轧制力矩模型,前、后滑模型,钢卷半径和转动惯量慢时变参数模型,直流电机动力学方程,以及交流异步电机的磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程等,进而综合得到可逆冷带轧机速度张力系统的动态模型。其次,针对具有多变量、慢时变、强耦合、不确定等特征的冷带轧机速度张力系统的协调跟踪控制问题,通过构造自适应滑模观测器对系统中由参数摄动和负载扰动引起的不确定项进行观测估计;基于耗散Hamilton理论完成耗散Hamilton有限时间控制器的设计,使得冷带轧机系统的速度和张力状态能够在有限时间内收敛;采用自适应变异粒子群优化算法对控制器参数进行寻优整定,进一步提高了系统的跟踪控制精度和响应速度。再次,针对存在参数摄动和负载扰动下交流电机驱动的冷带轧机速度张力系统的跟踪控制问题,通过构造一种新型固定时间观测器对系统中的“集总扰动项”进行观测估计;将冷带轧机速度张力系统分为速度张力磁链外环和电流内环,并根据冷带轧机系统速度张力磁链外环的物理结构特性,通过预反馈控制建立其耗散Hamilton模型,进而完成耗散Hamilton控制器的设计;基于串级控制思想,完成冷带轧机系统电流内环非奇异快速终端滑模控制器的设计,有效提高了系统的动态性能和抗干扰性能。最后,针对冷带轧机系统基础理论研究目前多侧重于满足系统的稳态性能,而未充分考虑暂态性能的问题,采用扩张状态观测器对系统中不确定项进行观测估计,以降低不确定因素对系统稳定性的影响;基于反馈耗散Hamilton理论完成速度张力磁链外环的反馈耗散Hamilton控制器设计;基于串级控制思想,将外环的输出作为内环的给定,进而完成电流内环预设性能控制器设计,有效兼顾了系统的瞬态和稳态性能。