加热炉是轧钢工业的主要生产设备之一,用于加热钢坯,并且尽可能满足保护环境和节约能源的要求。考虑加热炉工艺复杂,具有时变、非线性、大滞后的特点,研究其建模及高级控制策略对实现加热炉的优化运行具有较强的实际意义。本文以蓄热式加热炉为研究背景,首先对加热炉炉膛内钢坯、炉围和炉气之间的传导传热、对流换热以及辐射换热情况进行了分析,以及计算了三种物质在加热炉炉膛内综合换热过程中的能量转化。其次在加热炉炉膛换热过程的基础上,引入三元模型的思想,建立了加热炉换热过程的简化模型,求解炉气温度；并且利用辐射换热、对流换热以及传导传热定律,建立了钢坯的温度模型,进而得到了炉围的温度模型；然后利用常规PID算法和模糊自整定PID算法分别对加热炉炉温进行控制,并且对控制效果进行了对比与分析。最后本文对管道压力特性的机理模型进行了分析,发现影响调节阀阀后管道压力的因素较多,如阀门开度、阀前管道压力、流量、流出系数以及流体密度等,而且这些因素相互影响,互为参数,建立管道压力的机理模型较为困难,所以本文采用基于数据的方法对管道压力进行BP神经网络建模,然后在阀前压力有干扰的情况下,利用前馈-反馈控制方法,对管道压力进行控制,得到了较好的控制效果。