钢坯加热炉是热轧生产线上的一个重要设备，其主要功能是将钢坯加热到符合轧制要求的温度，加热炉同时也是热轧生产线上主要的耗能设备，对其节能降耗的控制方法研究一直是冶金自动化领域的热点。 目前，在加热炉的优化控制方面还存在一些问题。首先，由于在实际生产过程中不能在线测量炉内钢坯的温度分布，因此需要建立能够精确预报被加热钢坯温度分布的数学模型。对钢坯温度建模中比较有效的方法之一是根据热交换机理推算钢坯升温数学模型，在工程应用中通常采用简化条件下的一维非稳态导热模型，但该模型的运算精度不高。其次，在计算加热炉炉温优化分布时，对优化指标的选取考虑不够全面。另外，在对加热炉过程进行优化控制研究时，缺少模拟加热炉过程的仿真实验环境。本文针对存在的问题做了以下的研究工作。 首先，本文对钢坯加热过程的传热机理进行了分析，并结合工程实际情况建立了钢坯二维状态空间温度预报模型，该模型既保证了计算精度又兼顾了运算速度，为加热炉炉温优化控制奠定了模型基础。其次，本文提出了包含加热炉各炉段温度设定值以及钢坯在炉时间等工艺指标的炉温优化目标函数，在计算目标优化参数时，考虑到目标函数的复杂性，本文采用了遗传优化算法求得目标优化参数。另外，针对加热炉炉温设定值在线调整问题，本文提出了基于钢坯预报温度与理想温度之间偏差的PID动态补偿策略。最后，本文设计了加热炉过程控制仿真实验平台的总体结构，并开发了平台中工艺模型站和仿真分析站中的模拟屏模块、模型库模块以及仿真运行主模块等功能模块。该平台为加热炉优化控制研究提供了一个很好的仿真环境。