层流冷却过程是整个热轧生产的最后一个重要环节，卷取温度的控制精度对于热轧带钢组织性能的影响至关重要。层流冷却过程具有强非线性、大滞后、参数时变、工况变化频繁、以及冷却带钢的温度不能连续检测等综合复杂特性，采用常规控制策略无法达到卷取温度的精度要求，必须对冷却单元进行优化设定控制。为了降低现场调试的成本和风险，如何在实验室中建立工程化的层流冷却过程优化设定控制实验平台成为具有重要实用价值的研究课题。本文依托东北大学“985工程”流程工业综合自动化科技创新平台建设，开展了层流冷却过程优化设定控制实验平台的设计与开发，为层流冷却过程的建模、控制、优化和软测量等技术的深入研究提供了实用有效的研究平台。 本文的主要研究内容如下： (1)提出了由真实的层流冷却控制系统和虚拟生产对象组成的层流冷却过程优化设定控制实验平台的体系结构。该平台可以尽可能真实地模拟现场投运情况，用于进行优化设定技术在层流冷却过程上的工程验证研究。 (2)从传热机理出发，采用有限差分方法，分别建立了带钢厚度—时间，宽度—厚度—时间的差分模型，以及带有潜热项的厚度—时间差分模型，丰富了层流冷却虚拟对象实验平台的对象模型库。 (3)设计和开发了由层流冷却虚拟对象实验平台和仪表与执行机构虚拟装置实验平台组成的虚拟生产对象平台。该平台可以用来模拟层流冷却过程的动态和静态特性，并通过引入各种扰动模拟不同的运行工况。 (4)设计和开发了基于真实的可编程逻辑控制器(PLC)的层流冷却过程优化控制平台。该平台由PLC控制器、层流冷却过程控制实验平台、层流冷却优化设定实验平台组成。其结构化和开放性特性使得该平台可以用于各种优化设定控制算法进行低成本、低风险的工程化的实验研究。 (5)用宝钢2050热轧厂的层流冷却系统现场实际数据，分别在层流冷却虚拟对象实验平台、层流冷却优化设定实验平台及整个优化设定控制实验平台上做了仿真实验，验证了本实验平台的有效性和实用性。