平整机是生产高品质冷轧带钢的关键设备,在冶金生产过程中占有重要作用。平整轧制是生产优质薄板的关键工序。其目的是祛除带钢退火后的屈服平台,改善带钢的板形质量、带钢表面的光洁度和粗糙度。冷轧平整轧制工艺过程是典型的多变量耦合、复杂的非线性控制系统,同时存在不确定性以及随机干扰等问题。经典控制理论的应用难以达到全局最优化的高精度控制目的。本文的主要目的在于综合分析冷轧平整过程中对带钢延伸率和板形控制精度产生重要影响的因素,针对平整机板形板厚、延伸率综合控制系统中存在的耦合及扰动问题,应用先进控制理论来解决上述平整轧制过程存在的相关问题,以期提升我国的冷轧平整机自动化控制技术水平。本文的主要工作及创新点如下:1)提出了一种基于预期配置的输出反馈解耦同时鲁棒补偿控制的方法,进行鲁棒补偿器设计的同时实现解耦控制,从理论上证明了该控制器能同时实现输出反馈解耦并具有较好的鲁棒性,并将此理论方法应用于平整机板形板厚多变量耦合系统,解决了多变量系统中的强耦合和模型不确定性等问题。首先预期配置闭环系统传递函数为非奇异对角矩阵,根据传递函数分式矩阵互质分解理论,再给定加权函数和鲁棒性能指标,而后设计并解析计算出自由矩阵和补偿控制器。通过仿真表明,系统具有鲁棒性的同时达到了解耦控制的效果。2)提出了一种二阶系统线性扩张观测器在期望极点互异条件下的参数整定规则,并利用频域方法研究了使用微分跟踪器的线性扩张状态观测器(LESO)的估计能力、LESO参数的观测误差和收敛性,并从理论上证明了在PD控制律下系统的稳定性。其目的是用LESO设计了扩展的状态量来跟踪平整机板形板厚模型未知部分、耦合项和外部未知扰动的影响。采用该控制器与PID控制器进行系统仿真对比,结果表明该控制器对系统所受外部扰动和模型参数变化具有较强的抑制力,同时也有效弱化了系统的耦合现象。3)提出了一种基于互联与阻尼配置(IDA)的三相电流源型逆变器(CSI)驱动交流电机的无源控制策略(PBC),提高了因大功率CSI开关频率受限的交流电机在平整机张力卷取中的动态响应精度。首先对集总参数下带独立存储单元的三相CSI驱动交流电机的电路进行建模,提出了三相CSI在Park坐标系下的端口受控哈密顿(PCH)模型。通过求解闭环系统下互联与阻尼矩阵的参数化偏微分方程,得出了系统的控制率,并分析了系统Lyapunov稳定性。通过对所提出的控制策略进行仿真实验,结果表明三相电流源型逆变器能够输出较好的电压波形,对负载扰动具有较强的抗干扰能力,从而提高了系统运行的稳定性和控制性能。4)针对冷轧平整机生产线上的交流卷取机张力控制,提出了一种分段模型及参数自适应控制方法,解决了因卷取机的卷径变化致使张力系统模型中的机电时间大范围常数时变,造成线性调节器难以达到全局最优化控制的问题。首先分析了张力系统对象模型,设计了三段线性模型,依据卷径大小信息进行切换选择,调节器参数自适应的算法,仿真研究和现场试验结果均表明了该方法的有效性。