加热炉是热轧生产过程中的重要设备。加热炉生产过程是钢坯受热升温的过程,其机理可以由非线性热传导偏微分方程描述。加热炉生产的主要目标是在保证加热炉内钢坯的温度分布能够满足轧制工艺要求的前提条件下,实现加热炉生产过程中的钢坯最少氧化损耗和能量消耗,从而提高产品质量,降低生产成本。加热炉炉温优化就是要在满足工艺要求和加热炉生产过程约束的条件下,从生产全局优化的角度出发,优化加热炉各段的炉温,以配合加热炉的实际生产过程,实现加热炉生产的最优运行。加热炉生产过程中钢坯入炉温度、规格尺寸、钢坯种类以及轧制节奏等生产工况经常会发生改变,造成加热炉实际生产过程的强不确定性和动态特性。在这种情况下必须根据生产工况的切换过程在线动态优化加热炉各段的炉温设定值,以保证钢坯的出炉温度分布能够满足工艺生产过程的要求,提高产品质量,降低能耗。现有文献一般讨论了在某种生产工况下的炉温优化控制问题,对生产工况切换下的炉温动态优化问题研究较少。而生产现场往往依靠人工经验根据生产工况的变动来调整炉温设定值,难以实现控制系统的动态优化调整,造成生产效率和产品质量等方面的问题。本文针对工况切换下加热炉炉温在线动态优化问题所涉及到的问题描述、建模和动态优化算法等问题开展研究。首先,本文对加热炉的生产过程进行了分析和描述,提出了生产工况切换下加热炉炉温在线动态优化存在的问题。针对生产工况切换下加热炉炉温优化模型中的非线性动态特性难以求解的问题,本文提出了基于滚动优化思想的解决策略；由于钢坯在加热炉炉内的温度不可测的以及在线优化对于钢坯温度计算时间的要求,本文从加热炉与钢坯之间的热传递机理出发,通过分析加热炉炉内热量的传递过程,建立了适用于在线计算的钢坯温度预报模型。其次,针对工艺生产过程对于钢坯在加热炉内温升过程的约束,本文利用钢坯入炉参数以及工艺约束等条件,通过建立基于给定工况下加热炉炉温优化模型并进行求解,根据加热炉炉温的分布,建立了钢坯理想温升曲线的求解过程。在获得钢坯最优温升曲线的基础上,建立了工况切换下的加热炉炉温在线动态优化的指标模型、加热炉运行约束模型,并利用滚动优化的思想对其求解。最后,本文通过建立加热炉炉温模型,在实际PLC控制器的基础上实现了加热炉半实物实验系统,在此加热炉半实物实验系统上验证生产工况切换下加热炉炉温在线动态优化方法的有效性。