加热炉是轧钢厂中的重要热能设备,其作用在于对连铸钢坯进行加热,以确保钢坯达到轧制所需要的工艺温度。由于步进式加热炉具有很多的优越性,因而逐步取代了传统的推钢式加热炉,被国内外众多轧钢企业广泛采用。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,以上升、前进、下降、后退的顺序做矩形运动,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。考虑到系统总重量非常大,且运动过程有在等高线处托起、放下钢坯的的动作,因而系统具有非线性、大惯性及阶跃负载扰动等特点。同时,实际生产中存在的一些干扰因素,如油液泄漏,液体粘滞阻力的存在以及油液本身的非线性特性等也会对步进梁系统产生一定的影响。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,步进梁运动速度和位移的准确控制至关重要。为了避免系统产生超调和振荡,国内的步进梁系统大多采用开环控制的方法。但是开环控制下很难保证步进梁的控制精度,偶尔多步误差的积累甚至会导致不能出钢而造成停产事故。本文在分析研究步进梁系统工作原理及相关工作参数的基础之上,分别建立了步进机构、电液比例方向阀和液压缸三个部分的数学模型。针对系统负载的不确定性,设计了前馈-鲁棒复合控制系统,实现了对步进梁运动过程的精确闭环控制；考虑到钢坯重量在工程上难以直接测量的问题,提出了基于两腔压差和速度信号的负载状态观测器,实现了负载信号的重构。利用Matlab/Simulink进行了仿真研究,结果表明基于负载观测的前馈-鲁棒复合控制控制策略可实现速度的准确跟踪和位移的准确控制。