步进式加热炉是钢坯轧制中的关键设备,与推钢式加热炉相比,步进式加热炉具有很多的优越性,因此得到国内外众多轧钢企业的广泛使用。它通过液压控制系统推动步进机构实现钢坯在炉内步进运动。液压控制系统采用非对称电液比例阀控非对称液压缸组合策略结构。步进梁由固定梁与移动梁构成,是钢坯加热炉的核心部件。移动梁由液压缸驱动做矩形运动,使数百吨重的钢坯在加热过程中一步一步地自入炉侧向出炉侧移动。步进梁的运动速度既要保证生产的节奏,又要保证对钢坯轻托轻放,以免产生碰撞,损坏移动梁和固定梁。所以,移动梁运动速度的准确控制至关重要。移动梁自身大且重,在大型加热炉中,满载钢坯往往达数百吨,如此大的质量会使系统产生巨大惯性。由于油源泄露、液压缸存在死区等问题使步进梁系统又同时具有非线性的特点。如何控制好步进梁在运行周期内各个阶段平稳、准确、快速地运动一直是工程上突出的难题。为避免系统产生超调和振荡,目前国内大部分轧钢厂加热炉中的步进梁速度采用以PLC为核心的开环控制,但开环控制会造成速度控制不准而产生误差累积从而影响生产周期。本文在研究步进梁系统结构特点及工作原理的基础上,建立了电液比例方向阀和液压缸的数学模型。非线性PID控制的优势在于鲁棒性能好、自适应能力强,由于非线性PID控制器的构造使用了饱和函数,可以有效的解决工程中存在的非线性问题。而步进梁系统中液压缸存在死区的非线性问题,针对该问题,提出了步进梁系统运动非线性PID控制,编写了相关程序。并利用Matlab/Simulink进行仿真研究,结果表明该方法可以实现对步进梁系统速度的精确跟踪和位移的准确控制。