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AlO的 反相输入端相连，第十放大器AlO的输出端输出移动梁上升/下降/前进/后退位移信号。
2. 根据权利要求1所述的钢坯加热炉的步进梁系统模拟器，其特征在于：所述第一放 大器Al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Al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Rll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RlO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Cll并 联在电阻R22上；第十放大器AlO的正相输入端接地，其反相输入端通过电容C13接其输出 端。
3. 根据权利要求1所述的钢坯加热炉的步进梁系统模拟器，其特征在于：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。
4. 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Uup、Ud_分别为上升、下降控制信号，UfOTW、Ubadt分别为前进、后退控制信号，P3为 油源压力，^为负载，Xp为液压缸活塞位移，yup、yd_分别为步进梁上升、下降位移，Xf_、Xbadt 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Xv(S)与控制信号U(S)，即凡^仏^^叫^^队^之间的传递函 数为：
其中，Ksv、Tsv分别为电液比例方向阀的增益和时间常数，s为动态因子； 活塞位移Xpx(S)与阀芯位移Xv(S)之间的传递函数为：
其中，Cp= 2cy(l+n)，Vtl= 4V^(i+n)，n=A2A1, V1= A1Lz^FL=Mgd为重力 加速度，上升下降过程中M = Ms sin 9,前进后退过程中]\1为札作用时的摩擦力，0为双 轮斜轨式步进机构的斜坡角度；Kq为流量增益，A i、A2*别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效 面积，L为液压缸行程长度，K。为流量压力系数，e e为有效体积弹性模量，VnV2分别为液压 缸无杆腔和有杆腔的容积，（^为液压缸内泄漏系数，M为负载质量作用在液压缸上的分量， M s为钢坯与步进梁框架的总质量，s为动态因子；
移动梁垂直位移为： Y(s) = Xp (s) sin 9 (6)〇
5.根据权利要求4所述的钢坯加热炉的步进梁系统模拟器的模拟方法，其特征在于： 所述移动梁上升过程数学模型的表达式为：
6. 根据权利要求5所述的钢坯加热炉的步进梁系统模拟器的模拟方法，其特征在于： 令流量增益Kq=I. 08m2/s，无杆腔有效面积八1= 0. 0616m2,有杆腔有效面积^= 0. 0301m2， 无杆腔有效体积Vtl= 0. 076m3,有杆腔有效体积Vt2= 0. 0372m3,质量M= 1. 31XIO5Kg, 油液弹性模量1= 6. 9X10 8Pa，等效内泄露系数Cp= 4. 027XlO_nmV(Ngs)，流量压力 Kc= 2. 16X10 (Ngs)，等效外泄露系数Cs=L027X10_nmV(Ngs)，泄漏系数Ci = 3.OXKT11mV(Ngs)，面积比n=0.49, 0 = 17° ;将上述参数代入式（7)中，得到移动梁 上升过程模拟器，其表达式如下：
7. 根据权利要求5所述的钢坯加热炉的步进梁系统模拟器的模拟方法，其特征在于： 令流量增益Kq= 2. 45m2/s，无杆腔有效面积A1= 0. 038m2,有杆腔有效面积A2= 0. 0226m2， 无杆腔有效体积Vtl= 0.0157m3,有杆腔有效体积Vt2= 0.0093m3,质量M= 0.729XIO5Kg, 油液弹性模量0 e= 6. 9X10 8Pa，等效内泄露系数Cp= 3. 75X10_nmV(Ngs)，流量压 力Kc= 2. 16XKTicimV(Ngs)，等效外泄露系数Cs= 7. 5XKT11mV(Ngs)，泄漏系数Ci = 3.0父1〇-11!117(呢8)，面积比11=〇.6，9=17。； 将上述参数代入式（10)中，得到移动梁前进过程模拟器，其表达式如下：
【专利摘要】本发明涉及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；第十放大器A10的输出端输出步进梁上升/下降/前进/后退位移信号。本发明还公开了一种钢坯加热炉的步进梁系统模拟器的模拟方法。本发明为步进梁控制方法研究、控制设备开发、控制设备安装前的调试创造了条件，可使步进梁现场调试时间大大缩短，可大幅度降低工程实施成本。
【IPC分类】C21D9-70, G06F19-00, C21D11-00
【公开号】CN104711412
【申请号】CN201510040145
【发明人】鲁照权, 季亮, 鲁博翰, 李平平, 程健, 洪志
【申请人】合肥工业大学, 合肥翰谱节能控制设备有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月27日