[发明专利]一种基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法

说明书

本发明提供了一种基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，该方法通过跟踪微分器连续系统及离散系统的状态矩阵，实时提取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差的变化率，实时获取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差在其模糊子集中的隶属度及误差的变化率在其模糊子集中的隶属度，并并以此来计算PI控制器的动态比例修正系数和动态积分修正系数，再实时根据PI控制器的动态比例修正系数和动态积分修正系数计算PI控制器的比例系数及积分系数，最后实时根据PI控制器的比例系数及积分系数，调整切割头割嘴的高度。本发明可以实时调整切割头割嘴的高度，提高了切割头割嘴高度的随动控制性能以及切割稳定性，从而提升了切割效果。

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，尤其是指一种基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法。

背景技术

在激光切割中，切割头割嘴的高度控制直接影响到切割的效果和稳定性。目前，使割嘴高度尽量保持在预设高度的方法是通过高度调整模块及位于切割头下端的电容传感器，获取割嘴距离板材的高度信息并进行闭环调整。另外，由于板材存在变形起伏，而切割头又处于快速的运动中，因此需要快速的响应才能保证高度的稳定以保证焦点的稳定，而传统快速响应的方案是采用PID算法进行闭环控制，由于PID参数是离线设置的，在运行过程中PID参数是固定值，因此并不能快速根据实际状态进行快速响应，导致切割效果不佳，甚至在板材变形较严重时，还可能发生斜板上坡跟随性能不足而发生碰板导致加工中断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，以大幅度提高切割头割嘴高度的随动控制性能，提高切割稳定性，从而提升切割效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其包括如下步骤：

在初始化跟踪微分器的矩阵系数后获取跟踪微分器的矩阵系数，根据获取的跟踪微分器的矩阵系数，分别计算出跟踪微分器连续系统及离散系统的状态矩阵；

根据跟踪微分器连续系统及离散系统的状态矩阵，提取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差的变化率；

分别计算并获取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差在其模糊子集中的隶属度及误差的变化率在其模糊子集中的隶属度；

根据切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差在其模糊子集中的隶属度及误差的变化率在其模糊子集中的隶属度计算PI控制器的动态比例修正系数和动态积分修正系数；

根据PI控制器的动态比例修正系数和动态积分修正系数计算PI控制器的比例系数和积分系数；

根据PI控制器的比例系数和积分系数，调整切割头割嘴的高度。

进一步的，所述步骤在初始化跟踪微分器的矩阵系数后获取跟踪微分器的矩阵系数，根据获取的跟踪微分器的矩阵系数，分别计算出跟踪微分器连续系统及离散系统的状态矩阵具体包括：

初始化跟踪微分器的矩阵系数，所述矩阵系数包括跟踪微分器二阶系统的采样周期、阻尼系数和自然频率；

根据跟踪微分器二阶系统的阻尼系数及自然频率，计算跟踪微分器连续系统的状态矩阵；

根据跟踪微分器二阶系统的采样周期，计算跟踪微分器离散系统的状态矩阵。

进一步的，所述步骤根据跟踪微分器连续系统及离散系统的状态矩阵，提取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差的变化率具体包括：

获取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差；

根据跟踪微分器离散系统的状态矩阵以及切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差以及跟踪微分器上一时刻的状态变量计算跟踪微分器下一时刻的状态变量；