本文以冷轧带钢板形控制目标模型为研究对象,进行了深入的理论研究和工业验证,对于实现我国大型板带连轧机板形控制核心技术的自主创新具有重要的理论价值和实际意义。首先,提出包括平直度和断面形状两项内容的板形控制目标的新概念,相比于传统的平直度目标曲线,内涵更加全面,应用方便。传统的平直度目标曲线是指轧后带钢内部某种形式的残余应力横向分布曲线,表征了轧后带钢的平直度状况,用于平直度闭环控制。在生产中,轧后带钢不仅要求平直度良好,而且断面形状(板凸度)也要符合要求。因此,本文提出了板形控制目标的新概念,包含两个相互联系的内容,一是平直度目标,用于平直度闭环控制;二是断面形状目标,用于断面形状和平直度设定控制。其次,提出平直度判别的降阶模型,计算速度快,结果稳定性好。对传统平直度判别条元法的计算速度和稳定性进行分析,引入节线二阶导数连续和自由边的力边界条件,导出挠度函数的改进模型,使挠度函数及其一阶和二阶导数都可以仅用节线挠度表示,而不必再用节线挠度及其一阶导数表示,从而使未知数减少一半。根据静力学最小势能原理,导出平直度判别的降阶模型,使特征矩阵从原来的2(n+1)阶降低到目前的(n+1)阶,实现了特征矩阵的降阶,计算速度提高一倍多,结果稳定性好。再次,提出考虑退火工艺要求的制定板形控制目标的逆向分步独立优化方法和快速计算方法,计算速度快,结果稳定性好。将平直度判别模型和带钢变形模型分开独立计算,通过2步逆向优化得到各机架平直度目标和断面形状目标,避免了传统正向联立优化方法中复杂的联立和迭代,可提高计算速度和稳定性。但计算时间仍然达到888 s左右,难以满足工程计算实时性的要求。分析该方法计算过程,发现大部分计算时间用在了平直度判别模型优化平直度目标标准值上。因此,通过大量离线计算线性回归得出了平直度目标标准值的快速计算式,用该快速计算式代替平直度判别模型优化平直度目标标准值过程,形成制定板形控制目标的逆向分步独立优化快速计算方法,计算时间降低到0.703 s左右,满足工程计算实时性的要求。第四,提出根据断面形状目标进行板形设定控制的方法,可实现断面形状和平直度的双重控制,计算速度快,结果稳定性好,适合工业在线应用。仅用辊系变形1个模型进行设定控制计算,避免了传统板形设定控制方法中辊系变形模型、带钢变形模型和平直度判别模型的耦合迭代,使设定计算大大简化,提高了计算速度和稳定性,计算时间约为1.781 s,工业验证取得良好效果。第五,提出在线平直度目标的计算方法,计算速度和精度满足工程要求,可用于平直度闭环控制。建立平直度目标在线补偿模型,该模型和制定板形控制目标的逆向分步独立优化快速计算方法集成,形成完善的在线平直度目标计算方法,计算时间约为0.765 s,工业验证取得良好效果。总体而言,本文提出的冷轧带钢板形控制目标模型和根据断面形状目标进行板形设定控制的方法以及在线平直度目标的计算方法适合工业在线应用,其精度指标、速度指标和稳定性指标均能满足工程计算实时性的要求,具有良好的应用价值。