步进梁是加热炉钢坯轧制中的重要部件,它是由固定梁和移动梁构成,移动梁采用液压系统进行推动,通过上升、前进、下降、后退等一系列动作实现钢坯在炉内的运动,移动梁托起数百吨重的钢坯做矩形运动,使钢坯在加热炉内从入炉侧向出炉侧一步一步地移动,完成整个加热过程。当移动梁在上升过程中,移动到与固定梁持平的位置时,托起钢坯,由于钢坯的质量很大,在托起钢坯的过程中,移动梁的速度会出现一定程度的跌落,与此同时,移动梁的速度要保证对钢坯的轻托、轻放,避免因大的冲击对固定梁和移动梁产生损坏。综合以上因素,步进梁系统存在负载的阶跃变化,具有大惯性,同时还受到油液泄漏的影响,所以实现步进梁速度和位移的准确控制很难。目前,对于步进梁的速度,国内大多采用开环控制,然而在开环控制下,系统控制精度和动态性能无法得到保证,严重时会发生碰撞损坏步进梁,甚至导致钢坯不能出炉。本文在分析研究步进梁系统工作原理及数学模型的基础上,设计了基于负载前馈的二次型最优控制。对于钢坯负载扰动采用前馈控制的方法,对移动梁在水平线处托起钢坯时产生的速度跌落进行前馈补偿。采用二次型最优控制的方法,改善步进梁速度的跟踪性能,并实现位移的准确控制。最后使用Matlab/Simulink对步进梁系统进行仿真,仿真结果表明控制方法很好的克服了负载阶跃的扰动,实现了速度的准确跟踪和位移的准确控制,具有很好的控制效果,能够满足步进梁系统的工艺要求。