一种钢坯加热炉的步进梁系统模拟器及其模拟方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及步进梁式钢坯加热炉控制技术领域，尤其是一种钢坯加热炉的步进梁 系统模拟器及其模拟方法。
【背景技术】
[0002] 钢铁是工业的粮食，钢坯加热炉是钢材生产中的重要设备。步进梁是步进式钢坯 加热炉的核心部件，由固定梁和移动梁组成，其中，移动梁作上升、前进、下降、后退等动作， 将钢坯在炉内加热的过程中一步一步向前运送。移动梁的运动速度既要保证生产的节奏， 又要保证对钢坯的轻托轻放，以免产生碰创而损坏移动梁和固定梁。因此，必须控制移动梁 准确地按照设定的速度曲线运动。
[0003] 步进梁系统是由固定梁、移动梁、水平框架和提升框架、双轮斜轨步进机构、两个 驱动上升与下降的液压缸、一个驱动前进与后退的液压缸、控制阀台、液压站等构成的庞大 系统。因此，在步进梁控制方法研宄、控制设备开发过程中不可能有真实的步进梁系统作为 控制对象进行实验，以检验控制效果；在工程实施的过程中，往往由于工期紧、任务重，能够 给予的调试时间极短，加之设计容量、生产工艺等差异，很难针对每一台不同参数的步进梁 获得非常满意的控制效果。目前，国内对步进梁的控制还采用开环方式，常常由于无法保证 控制精度而造成生产的中断。
[0004] 为了便于在步进梁控制方法研宄、控制设备开发、工程实施过程中实现对步进梁 的控制调试，迫切需要研发出一种基于数学模型的钢坯加热炉步进梁模拟器。
【发明内容】
[0005] 本发明的首要目的在于提供一种能够为控制方法研宄、控制设备开发、工程实施 提供实验条件、缩短步进梁现场调试时间、降低工程实施成本的钢坯加热炉的步进梁系统 模拟器。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种钢坯加热炉的步进梁系统模 拟器，包括移动梁上升过程模拟器、移动梁下降过程模拟器、移动梁前进过程模拟器和移动 梁后退过程模拟器，四者电路相同，所述移动梁上升/下降/前进/后退过程模拟器包括电 阻R1，其一端接用于控制移动梁上升/下降/前进/后退的控制信号，其另一端与第一放大 器A1的反相输入端相连，第一放大器A1的输出端通过电阻R5与第三放大器A3的反相输 入端相连；第四放大器A4的反相输入端通过电容C4接负载信号，第四放大器的输出端与电 阻R12的一端相连，电阻R12的另一端分别与第五放大器A5的反相输入端、电阻R13的一 端相连，电阻R13的另一端与第五放大器A5的输出端相连后通过电阻R7与第三放大器A3 的正相输入端相连；第二放大器A2的反相输入端通过电阻R3接负载信号，第二放大器A2 的反相输入端依次通过电阻R4、R6接第三放大器A3的正相输入端；第六放大器A6的反相 输入端通过电阻R14接液压缸油源压力信号，第六放大器A6的输出端通过电阻R8与第三 放大器A3的正相输入端相连；第三放大器A3的输出端通过电阻R17与第七放大器A7的正 相输入端相连，第七放大器A7的反相输入端通过电阻R16与第九放大器A9的输出端相连， 第七放大器A7的输出端通过电阻R20与第八放大器A8的反相输入端相连，第八放大器A8 的输出端通过电阻R21与第九放大器A9的反相输入端相连，第九放大器A9的输出端通过 电阻R23与第十放大器A10的反相输入端相连，第十放大器A10的输出端输出移动梁上升 /下降/前进/后退位移信号。
[0007] 所述第一放大器A1的反相输入端依次通过电阻R2、电阻R5与第三放大器A3的反 相输入端相连，第一放大器A1的正相输入端接地，第三放大器A3的反相输入端通过电阻R9 接其输出端；第四放大器A4的正相输入端接地，第四放大器A4的反相输入端通过电阻R11 与其输出端相连，第五放大器A5的正相输入端接地，第六放大器A6的正相输入端接地，第 六放大器A6的反相输入端通过电阻R15与其输出端相连；第三放大器A3的正相输入端通 过电阻R10接地，第三放大器A3的反相输入端通过电阻R9与其输出端相连；第七放大器A7 的正相输入端通过电阻R18接地，第七放大器A7的反相输入端通过电阻R19与其输出端相 连；第八放大器A8的正相输入端接地，第八放大器A8的反相输入端通过电容C9接其输出 端；第九放大器A9的正相输入端接地，第九放大器A9的反相输入端通过电阻R22接其输出 端，电容C11并联在电阻R22上；第十放大器A10的正相输入端接地，其反相输入端通过电 容C13接其输出端。
[0008] 所述移动梁上升过程模拟器、移动梁下降过程模拟器、移动梁前进过程模拟器和 移动梁后退过程模拟器中的电阻R2、R4、R13、R15的阻值相异，所述移动梁上升过程模拟 器、移动梁下降过程模拟器、移动梁后退过程模拟器中的电阻R3的阻值相同且与移动梁前 进过程模拟器中的电阻R3的阻值相异，所述移动梁上升过程模拟器、移动梁下降过程模拟 器中的电阻R14的阻值相同，所述移动梁前进过程模拟器和移动梁后退过程模拟器中的电 阻R14的阻值相同，所述移动梁上升过程模拟器中的电阻R14的阻值与所述移动梁前进过 程模拟器中的电阻R14的阻值相异。
[0009] 本发明的另一目的在于提供一种钢坯加热炉的步进梁系统模拟器的模拟方法， 其特征在于：建立步进梁系统数学模型，设、&_分别为上升、下降控制信号，％_、 分别为前进、后退控制信号，€为油源压力，&为负载，&为液压缸活塞位移，、 胃分别为步进梁上升、下降位移，分别为步进梁前进、后退位移，其模型表达 式如下： 电液比例方向阀阀芯位移⑴与控制信号，即[&、[4胃、^之间的传递 函数为：
【主权项】
1. 一种钢坯加热炉的步进梁系统模拟器，其特征在于：包括移动梁上升过程模拟器、 移动梁下降过程模拟器、移动梁前进过程模拟器和移动梁后退过程模拟器，四者电路相同， 所述移动梁上升/下降/前进/后退过程模拟器包括电阻R1，其一端接用于控制移动梁上 升/下降/前进/后退的控制信号，其另一端与第一放大器Al的反相输入端相连，第一放 大器Al的输出端通过电阻R5与第三放大器A3的反相输入端相连；第四放大器A4的反相 输入端通过电容C4接负载信号，第四放大器的输出端与电阻R12的一端相连，电阻R12的 另一端分别与第五放大器A5的反相输入端、电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与第 五放大器A5的输出端相连后通过电阻R7与第三放大器A3的正相输入端相连；第二放大器 A2的反相输入端通过电阻R3接负载信号，第二放大器A2的反相输入端依次通过电阻R4、 R6接第三放大器A3的正相输入端；第六放大器A6的反相输入端通过电阻R14接液压缸油 源压力信号，第六放大器A6的输出端通过电阻R8与第三放大器A3的正相输入端相连；第 三放大器A3的输出端通过