过程控制系统是冷连轧计算机控制系统的重要组成部分,是保证冷轧带钢产品质量和生产效率的主要控制手段。本文以某冷轧薄板科技有限公司1450mm五机架冷连轧机组的建设项目为背景,对冷连轧过程控制系统的结构框架及功能、冷连轧在线数学模型、数学模型的优化算法和轧制规程的制定等内容进行了研究,开发了冷连轧过程控制系统程序并将其应用于冷连轧现场,取得了良好的应用效果。本文的主要研究内容如下：(1)开发了冷连轧过程控制系统。结合冷连轧具体控制和工艺要求,设计了过程控制系统的框架结构、数据流程和触发逻辑,开发了过程控制系统的数据通讯、数据管理、钢卷跟踪、模型设定及模型自适应等功能模块。(2)基于数值积分的思想,建立了带钢塑性变形的微单元离散模型。通过对变形区微单元的力学分析,推导了轧制应力分布的数值计算公式,并通过对变形区各微单元积分求和的方式建立了轧制力、轧制力矩及轧制功率等参数的计算公式。针对轧制力和轧辊压扁半径的耦合现象,给出了轧制力能参数在线模型的计算流程和迭代算法,分析了变形区的压力分布,并验证了模型的准确性。为提高在线模型的预报精度,开发了一种基于现场测试的电机机械功率损耗和轧机弹跳在线计算模型,并根据现场实际测试数据,回归得到了电机机械功率损耗和轧机弹跳模型中的系数。(3)针对模型自适应指数平滑算法中难以用固定增益系数适应轧制状况变化的问题,提出了一种根据实测数据动态调整增益系数的方法,并应用于轧制力、功率、辊缝设定和前滑等模型的自适应算法中。为提高轧制力模型的预报精度,提出了种基于同标函数的轧制力模型参数寻优方法,该方法通过建立轧制力模型参数自适应目标函数,以变形抗力和摩擦系数模型中的自适应系数作为寻优参数,采削优化算法对目标函数进行求解从而可获得满足轧制力精度的模型自适应系数。(4)基于产量最大化、产品质量最优等目标,设计了一种新的轧制规程多目标优化算法,通过在目标函数中引入函数惩罚项,将多目标函数约束求解问题转化为无约束求解问题。在建立轧制力、板形、电机功率、压下率、张力等单目标函数的基础上,建立了基于罚函数的综合多目标函数,并采用单纯形算法进行求解得到最优解,即各中间机架的厚度和张力值。基于多目标的优化算法,使轧制规程的制定摆脱了对冷轧负荷分配经验值的依赖。(5)根据现场实测数据,分析了过程控制系统中关键工艺模型和轧制规程优化策略的在线使用效果,对控制系统的效果作出了有说服力的评价。本文的研究内容,面向冷连轧过程在线控制,具有很强的实用性。目前,已将开发的冷连轧过程控制与模型设定系统成功应用于某1450mm冷连轧生产线,这对于开发我国具有自主知识产权的冷连轧过程控制系统具有重要意义。