一种钢坯加热炉的步进梁系统模拟器及其模拟方法

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。

说明书

技术领域

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

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。

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究、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。

为了便于在步进梁控制方法研究、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

本发明的首要目的在于提供一种能够为控制方法研究、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。

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。

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。 

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。

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， 、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与控制信号，即、、、之间的传递函数为：

                    （1）

其中，、分别为电液比例方向阀的增益和时间常数，s为动态因子；

活塞位移与阀芯位移之间的传递函数为：

           （2）

其中，， ，，，，为重力加速度，上升下降过程中，前进后退过程中为作用时的摩擦力， 为双轮斜轨式步进机构的斜坡角度；为流量增益，、分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效面积，为液压缸行程长度， 为流量压力系数， 为有效体积弹性模量，、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，为负载质量作用在液压缸上的分量，为钢坯与步进梁框架的总质量，s为动态因子；

活塞位移与负载之间的传递函数为：

                     （3）

活塞位移与油源压力 P_s(s)之间的传递函数为：

             （4）

其中，；

结合式（2）、（3）、（4）可知，活塞位移为：

               （5）

移动梁垂直位移为：

                   （6）。

所述移动梁上升过程数学模型的表达式为：

              （7）；

所述移动梁下降过程数学模型为：

         （8）

移动梁水平位移为：

                   （9）；

移动梁前进过程数学模型为：

      （10）；

移动梁后退过程数学模型为：

      （11）。

令流量增益K_q＝1.08m²/s，无杆腔有效面积A₁＝0.0616m²，有杆腔有效面积A₂＝0.0301m²，无杆腔有效体积V_t1＝0.076m³，有杆腔有效体积V_t2＝0.0372m³，质量M＝1.31×10⁵Kg，油液弹性模量β_e＝6.9×10⁸Pa，等效内泄露系数C_p＝4.027×10^-11m⁵/(Ngs)，流量压力K_c＝2.16×10^-10m⁵/(Ngs)，等效外泄露系数C_s＝1.027×10^-11m⁵/(Ngs)，泄漏系数C_i＝3.0×10^-11m⁵/(Ngs)，面积比η＝0.49，θ＝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：

$\left(\begin{array}{c}{Y}_{\mathrm{up}}\left(s\right)=5.13\frac{1}{9.5\times {10}^{-4}{s}^2+8.8\times {10}^{-3}s+1}\frac{1}{s}{U}_{\mathrm{up}}\left(s\right)\\ -\frac{2.12\times {10}^{-9}s+1.97\times {10}^{-8}}{9.5\times {10}^{-4}{s}^2+8.8\times {10}^{-3}s+1}\frac{1}{s}{F}_L\left(s\right)\\ -4.87\times {10}^{-11}\frac{1}{9.5\times {10}^{-4}{s}^2+8.8\times {10}^{-3}s+1}\frac{1}{s}{P}_s\left(s\right)\end{array}\right)---\left(12\right);$

将上述参数代入式(8)中，得到移动梁下降过程模拟器，其表达式如下：

$\left(\begin{array}{c}{Y}_{\mathrm{down}}\left(s\right)=10.5\frac{1}{1.9\times {10}^{-3}{s}^2+3.71\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{U}_{\mathrm{down}}\left(s\right)\\ -\frac{4.35\times {10}^{-9}s+8.27\times {10}^{-8})}{1.9\times {10}^{-3}{s}^2+3.71\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{F}_L\left(s\right)\\ -9.98\times {10}^{-11}\frac{1}{1.9\times {10}^{-3}{s}^2+3.71\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{P}_s\left(s\right)\end{array}\right)---\left(13\right).$

令流量增益K_q＝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V_t1＝0.0157m³，有杆腔有效体积V_t2＝0.0093m³，质量M＝0.729×10⁵Kg，油液弹性模量β_e＝6.9×10⁸Pa，等效内泄露系数C_p＝3.75×10^-11m⁵/(Ngs)，流量压力K_c＝2.16×10^-10m⁵/(Ngs)，等效外泄露系数C_s＝7.5×10^-11m⁵/(Ngs)，泄漏系数C_i＝3.0×10^-11m⁵/(Ngs)，面积比η＝0.6，θ＝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：

$\left(\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{forw}}\left(s\right)=61.66\frac{1}{2.87\times {10}^{-4}{s}^2+1.3\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{U}_{\mathrm{forw}}\left(s\right)\\ -\frac{3.76\times {10}^{-9}s+1.68\times {10}^{-7}}{2.87\times {10}^{-4}{s}^2+1.3\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{F}_L\left(s\right)\\ -1.87\times {10}^{-10}\frac{1}{2.87\times {10}^{-4}{s}^2+1.3\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{P}_s\left(s\right)\end{array}\right)---\left(14\right);$

将上述参数代入式(11)中，得到移动梁后退过程模拟器，其表达式如下：

$\left(\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{back}}\left(s\right)=103.67\frac{1}{8\times {10}^{-4}{s}^2+3.6\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{U}_{\mathrm{back}}\left(s\right)\\ -\frac{1.065\times {10}^{-8}s+4.74\times {10}^{-7}}{8\times {10}^{-4}{s}^2+3.6\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{F}_L\left(s\right)\\ -3.17\times {10}^{-10}\frac{1}{8\times {10}^{-4}{s}^2+3.6\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{P}_s\left(s\right)\end{array}\right)---\left(15\right).$

由上述技术方案可知，本发明在研究步进梁数学模型的基础上，基于运算放大器电路，开发了一个模拟器，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提供了实验条件，使步进梁现场调试所需的时间大大缩短，并可大幅度降低工程的实施成本；针对庞大的步进梁系统，在建立了一整套数学模型的基础上，采用运算放大器，实现了钢坯加热炉步进梁上升、下降、前进、后退四个过程的模拟。总之，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。

附图说明

图1、2分别为步进梁结构的正视图、侧视图。

图3为双轮斜轨式步进机构的结构示意图。

图4为步进梁系统构成示意图。

图5为步进梁系统数学模型的结构示意图。

图6为移动梁上升过程数学模型的结构示意图。

图7为移动梁下降过程数学模型的结构示意图。

图8为移动梁前进过程数学模型的结构示意图。

图9为移动梁后退过程数学模型的结构示意图。

图10为移动梁上升过程模拟器的电路图。

图11为移动梁下降过程模拟器的电路图。

图12为移动梁前进过程模拟器的电路图。

图13为移动梁后退过程模拟器的电路图。

具体实施方式

如图1所示，步进梁由固定梁3与移动梁2构成，固定梁3支撑钢坯1，移动梁2可将钢坯1托起向前运送，移动梁2与水平框架4结合在一起，当移动梁2上升至与固定梁3水平时接触并托起钢坯1。

移动梁2运行时，具有上升、下降、前进、后退过程。虽然这些过程数学模型的结构基本相同，但由于液压缸的非对称性使其参数有一定的差异。移动梁的上升、下降、前进、后退运动由双轮斜轨式步进机构实现，如图3所示。步进梁系统由若干套双轮斜轨式步进机构，该机构由提升斜轨座10、提升框架6、双滚轮7构成。位于双轮斜轨式步进机构两侧的两个上升下降液压缸8驱动滚轮在斜轨上移动，使得提升框架6托起水平框架4上升、下降运动；位于水平框架4端部的前进后退液压缸5驱动水平框架4前进、后退运动；挡块9对移动梁2进行初始位置定位。

在图4中，（、、、）为控制信号输入端；为负载扰动信号输入端；为油源压力信号输入端；（、）、（、）分别为垂直、水平位移的输出端。油源压力由液压站提供，基本上为常量；为负载，即钢坯的重量。

本方法包括：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， 、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：

如图5所示，电液比例方向阀阀芯位移与控制信号（、、、）之间的传递函数为：

                     （1）

其中，、分别为电液比例方向阀的增益和时间常数，s为动态因子；

活塞位移与阀芯位移之间的传递函数为：

           （2）

其中，， ，，，，为重力加速度，上升下降过程中，前进后退过程中为作用时的摩擦力， 为双轮斜轨式步进机构的斜坡角度；为流量增益，、分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效面积，为液压缸行程长度， 为流量压力系数， 为有效体积弹性模量，、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，为负载质量作用在液压缸上的分量，为钢坯与步进梁框架的总质量，s为动态因子；

活塞位移与负载之间的传递函数为：

                     （3）

活塞位移与油源压力 P_s(s)之间的传递函数为：

             （4）

其中，；

结合式（2）、（3）、（4）可知，活塞位移为：

               （5）

移动梁垂直位移为：

                   （6）。

如图6所示，所述移动梁上升过程数学模型的表达式为：

              （7）；

如图7所示，所述移动梁下降过程数学模型为：

         （8）

移动梁水平位移为：

                   （9）；

如图8所示，移动梁前进过程数学模型为：

      （10）；

如图9所示，移动梁后退过程数学模型为：

      （11）。

可见，上升、下降、前进、后退过程模型结构完全相同，只是由于液压缸的非对称性导致局部参数的差异。模型由控制通道、负载和油源压力扰动通道构成。令流量增益K_q＝1.08m₂/s，无杆腔有效面积A₁＝0.0616m²，有杆腔有效面积A₂＝0.0301m²，无杆腔有效体积V_t1＝0.076m³，有杆腔有效体积V_t2＝0.0372m³，质量M＝1.31×10⁵Kg，油液弹性模量β_e＝6.9×10⁸Pa，等效内泄露系数C_p＝4.027×10^-11m⁵/(Ngs)，流量压力K_c＝2.16×10^-10m⁵/(Ngs)，等效外泄露系数C_s＝1.027×10^-11m⁵/(Ngs)，泄漏系数C_i＝3.0×10^-11m⁵/(Ngs)，面积比η＝0.49，θ＝17°；

将上述参数代入式(7)中，得到移动梁上升过程模拟器，如图10所示，其表达 式如下：

$\left(\begin{array}{c}{Y}_{\mathrm{up}}\left(s\right)=5.13\frac{1}{9.5\times {10}^{-4}{s}^2+8.8\times {10}^{-3}s+1}\frac{1}{s}{U}_{\mathrm{up}}\left(s\right)\\ -\frac{2.12\times {10}^{-9}s+1.97\times {10}^{-8}}{9.5\times {10}^{-4}{s}^2+8.8\times {10}^{-3}s+1}\frac{1}{s}{F}_L\left(s\right)\\ -4.87\times {10}^{-11}\frac{1}{9.5\times {10}^{-4}{s}^2+8.8\times {10}^{-3}s+1}\frac{1}{s}{P}_s\left(s\right)\end{array}\right)---\left(12\right);$

将上述参数代入式(8)中，得到移动梁下降过程模拟器，如图11所示，其表达式如下：

$\left(\begin{array}{c}{Y}_{\mathrm{down}}\left(s\right)=10.5\frac{1}{1.9\times {10}^{-3}{s}^2+3.71\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{U}_{\mathrm{down}}\left(s\right)\\ -\frac{4.35\times {10}^{-9}s+8.27\times {10}^{-8})}{1.9\times {10}^{-3}{s}^2+3.71\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{F}_L\left(s\right)\\ -9.98\times {10}^{-11}\frac{1}{1.9\times {10}^{-3}{s}^2+3.71\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{P}_s\left(s\right)\end{array}\right)---\left(13\right).$

令流量增益K_q＝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V_t1＝0.0157m³，有杆腔有效体积V_t2＝0.0093m³，质量M＝0.729×10⁵Kg，油液弹性模量β_e＝6.9×10⁸Pa，等效内泄露系数C_p＝3.75×10^-11m⁵/(Ngs)，流量压力K_c＝2.16×10^-10m⁵/(Ngs)，等效外泄露系数C_s＝7.5×10^-11m⁵/(Ngs)，泄漏系数C_i＝3.0×10^-11m⁵/(Ngs)，面积比η＝0.6，θ＝17°；

将上述参数代入式(10)中，得到移动梁前进过程模拟器，如图12所示，其表达式如下：

$\left(\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{forw}}\left(s\right)=61.66\frac{1}{2.87\times {10}^{-4}{s}^2+1.3\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{U}_{\mathrm{forw}}\left(s\right)\\ -\frac{3.76\times {10}^{-9}s+1.68\times {10}^{-7}}{2.87\times {10}^{-4}{s}^2+1.3\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{F}_L\left(s\right)\\ -1.87\times {10}^{-10}\frac{1}{2.87\times {10}^{-4}{s}^2+1.3\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{P}_s\left(s\right)\end{array}\right)---\left(14\right);$

将上述参数代入式(11)中，得到移动梁后退过程模拟器，如图13所示，其表达式如下：

$\left(\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{back}}\left(s\right)=103.67\frac{1}{8\times {10}^{-4}{s}^2+3.6\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{U}_{\mathrm{back}}\left(s\right)\\ -\frac{1.065\times {10}^{-8}s+4.74\times {10}^{-7}}{8\times {10}^{-4}{s}^2+3.6\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{F}_L\left(s\right)\\ -3.17\times {10}^{-10}\frac{1}{8\times {10}^{-4}{s}^2+3.6\times {10}^{-2}s+1}\frac{1}{s}{P}_s\left(s\right)\end{array}\right)---\left(15\right).$

如图10、11、12、13所示，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。A1与R1、R2、C1构成控制信号输入通道的比例环节； A2与R3、R4、C2构成负载扰动信号输入通道的比例环节；A3与R5、R6、R7、R8、R9、R10、C3构成信号加减器；A4、A5与R11、R12、R13、C5、C6构成负载信号输入通道的比例微分环节；A6与R14、R15、C7构成油源压力信号输入通道比例环节； A7、A8、A9与R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、C8、C9、C10、C12构成二阶环节；A10与C13、C14构成积分环节。

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。 

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。

综上所述，本发明在研究步进梁数学模型的基础上，基于运算放大器电路，开发了一套模拟器，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提供了实验条件，使步进梁现场调试所需的时间大大缩短，并可大幅度降低工程的实施成本；针对庞大的步进梁系统，在建立了一整套数学模型的基础上，采用运算放大器，实现了钢坯加热炉步进梁上升、下降、前进、后退四个过程的模拟器。