随着现代化工业技术的迅速发展,用户对带钢品种、规格、质量和产量的要求日益增高。目前,国内热轧生产线面临设备老化,控制精度不高等问题,亟待技术改造与升级。热连轧过程中活套控制是决定带钢成品质量的关键技术,因此研究活套控制的相关理论与方法具有重要的现实意义。活套系统是一个典型的双输入双输出多变量系统,由于活套角度和带钢张力之间存在着相互耦合作用,给活套控制器的设计带来了很大的难度。本文针对热连轧过程活套系统的角度和张力控制作了较为深入的研究,阐述了活套系统的结构、组成和工作原理;分析了活套系统角度和张力之间的耦合关系,总结了当前活套系统的主要控制方法,并分析了这些方法的优缺点。本文从张力计算公式和活套电机力矩平衡关系出发,建立了活套系统工作点附近线性化模型,提出了基于极点配置的活套控制器设计方法。详细阐述了逆线性二次型(Inverse Linear Quadratic: ILQ)理论,对ILQ理论所涉及的相关定理和ILQ设计所具有的“渐近”特性进行了全新的证明,总结了ILQ设计的适用范围、一般方法与步骤。构造了ILQ设计中加权矩阵Q与黎卡提方程解矩阵P的一般形式。在此基础上,提出了一种改进的基于ILQ理论的设计方法,并将此设计方法运用到活套控制器的设计当中,通过与其他控制方法相比较,详细分析了ILQ设计的所具有的“渐近”特性、在线调节能力、鲁棒性能和抗干扰性能。在MATLAB软件环境下,开发了基于改进ILQ算法的活套控制器设计软件,该软件具有良好的人机界面,简单易用,非常适合研究人员使用。将ILQ设计方法作了进一步推广,为一类MIMO伺服系统控制器的设计提供了一种新的解决方法。最后,分析了ILQ设计中存在的不足,并指出了ILQ理论未来的研究方向。