CN111037109B - 一种基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法 - Google Patents

一种基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

一种基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法
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；
根据跟踪微分器连续系统的状态矩阵及跟踪微分器上一时刻的状态变量计算当前时刻跟踪微分器的输出。
进一步的，所述步骤根据跟踪微分器连续系统的状态矩阵及跟踪微分器上一时刻的状态变量计算当前时刻跟踪微分器的输出之后，还包括如下步骤：
储存跟踪微分器下一时刻的状态变量；
更新跟踪微分器上一时刻的状态变量。
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中，跟踪微分器连续系统形式如下所示：
Figure GDA0003123842810000031
Figure GDA0003123842810000032
其中
Figure GDA0003123842810000039
Figure GDA0003123842810000033
Figure GDA0003123842810000034
且A、B、C均为跟踪微分器连续系统的状态矩阵，x1、x2均为跟踪微分器输入的状态变量，x′1、x′2均为跟踪微分器输入的状态变量的导数，y为跟踪微分器的输出，u为输入的切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差，ξ为跟踪微分器二阶系统的阻尼系数，ωn为跟踪微分器二阶系统的第n个自然频率。
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中，跟踪微分器离散系统形式如下所示：
Figure GDA0003123842810000035
Figure GDA0003123842810000036
其中
Figure GDA0003123842810000037
Figure GDA0003123842810000038
且G、H均为跟踪微分器离散系统的状态矩阵，x1[k+1]、x2[k+1]均为下一时刻跟踪微分器输入的状态变量，y[k]为当前时刻跟踪微分器的输出，A、B、C均为跟踪微分器连续系统的状态矩阵，u为输入的切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差，Ts为跟踪微分器二阶系统的第s个采样周期，I为单位矩阵，即
Figure GDA0003123842810000041
进一步的，所述PI控制器以切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差及误差的变化率作为输入，PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数作为输出。
进一步的，取输入的所述切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差及误差的变化率、输出的所述PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，所述模糊子集中各元素依次代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大，且取所述切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差的论域为[-9,1.5]，取所述切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差的变化率的论域为[-150,150]。
进一步的，所述步骤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具体包括：
建立两个7×7表格，并分别对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求交集；
分别将求交集后的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填入两个7×7表格中；
分别根据两个7×7表格中求交集后的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总的隶属度及动态积分修正系数总的隶属度并分别填入两个7×7表格中，得到PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊控制规则表；
分别根据PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊控制规则表，对PI控制器的动态比例修正系数总的隶属度及动态积分修正系数总的隶属度进行加权平均计算，得到PI控制器的动态比例修正系数和动态积分修正系数。
进一步的，所述步骤根据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具体包括：
PI控制器的比例系数等于离线设置的PI控制器的比例系数与PI控制器的动态比例修正系数的和；
PI控制器的积分系数等于离线设置的PI控制器的积分系数与PI控制器的动态积分修正系数的和。
本发明的有益效果在于：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，并实时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，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。本发明提供的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，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。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为本发明的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法的主流程图；
图2为本发明的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法的总流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，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，该基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法包括如下步骤：
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。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：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，并实时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，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。本发明提供的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，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。
实施例1
请参阅图1以及图2，在一种具体实施例方案中，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，该基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法包括如下步骤：
S1、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；
S2、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；
S3、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；
S4、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；
S5、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；
S6、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。
具体的，步骤S1包括：
S11、初始化跟踪微分器的矩阵系数，其中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；
S12、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；
S13、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。
本实施例中，利用跟踪微分器二阶系统的采样周期，阻尼系数和自然频率，计算跟踪微分器连续系统的状态矩阵及离散系统的状态矩阵，为提取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差变化率做准备。
实施例2
请参阅图1以及图2，在一种具体实施例方案中，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，该基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法包括如下步骤：
S1、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；
S2、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；
S3、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；
S4、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；
S5、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；
S6、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。
具体的，步骤S1包括：
S11、初始化跟踪微分器的矩阵系数，其中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；
S12、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；
S13、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。
具体的，步骤S2包括：
S21、获取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差；
S22、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；
S23、根据跟踪微分器连续系统的状态矩阵及跟踪微分器上一时刻的状态变量计算当前时刻跟踪微分器的输出。
具体的，步骤S23之后，还包括：
S24、储存跟踪微分器下一时刻的状态变量；
S25、更新跟踪微分器上一时刻的状态变量。
具体的，步骤S2中，跟踪微分器连续系统形式如下所示：
Figure GDA0003123842810000091
Figure GDA0003123842810000092
其中
Figure GDA0003123842810000093
Figure GDA0003123842810000094
Figure GDA0003123842810000095
且A、B、C均为跟踪微分器连续系统的状态矩阵，x1、x2均为跟踪微分器输入的状态变量，x′1、x′2均为跟踪微分器输入的状态变量的导数，y为跟踪微分器的输出，u为输入的切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差，ξ为跟踪微分器二阶系统的阻尼系数，ωn为跟踪微分器二阶系统的第n个自然频率。
具体的，步骤S2中，跟踪微分器离散系统形式如下所示：
Figure GDA0003123842810000096
Figure GDA0003123842810000097
其中
Figure GDA0003123842810000098
Figure GDA0003123842810000099
且G、H均为跟踪微分器离散系统的状态矩阵，x1[k+1]、x2[k+1]均为下一时刻跟踪微分器输入的状态变量，y[k]为当前时刻跟踪微分器的输出，A、B、C均为跟踪微分器连续系统的状态矩阵，u为输入的切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差，Ts为跟踪微分器二阶系统的第s个采样周期，I为单位矩阵，即
Figure GDA0003123842810000101
本实施例中，利用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，为计算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做准备。另外，采用跟踪微分器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，不仅可以快速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，而且不会引入过大的噪声。
实施例3
请参阅图1以及图2，在一种具体实施例方案中，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，该基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法包括如下步骤：
S1、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；
S2、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；
S3、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；
S4、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；
S5、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；
S6、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。
具体的，PI控制器以切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差及误差的变化率作为输入，PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数作为输出。
具体的，取输入的切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差及误差的变化率、输出的PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，其中模糊子集中各元素依次代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大，且取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差的论域为[-9,1.5]，取切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差的变化率的论域为[-150,150]。
本实施例中，计算了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，为计算PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数做准备。另外，切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差和误差的变化率的论域分别为[-9,1.5]和[-150,150]，是不对称的，可以很好地适应切割头割嘴的理想高度与实际高度的偏差值关于零的不对称性。
实施例4
请参阅图1以及图2，在一种具体实施例方案中，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，该基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法包括如下步骤：
S1、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；
S2、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；
S3、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；
S4、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；
S5、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；
S6、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。
具体的，步骤S4包括：
S41、建立两个7×7表格，并分别对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求交集；
S42、分别将求交集后的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填入两个7×7表格中；
S43、分别根据两个7×7表格中求交集后的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总的隶属度及动态积分修正系数总的隶属度并分别填入两个7×7表格中，得到PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊控制规则表；
S44、分别根据PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊控制规则表，对PI控制器的动态比例修正系数总的隶属度及动态积分修正系数总的隶属度进行加权平均计算，得到PI控制器的动态比例修正系数和动态积分修正系数。
本实施例中，分别利用求交集后的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，分别计算PI控制器的动态比例修正系数总的隶属度和动态积分修正系数总的隶属度，以此来制作PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊控制规则表，为计算PI控制器的比例系数及积分系数做准备。
实施例5
请参阅图1以及图2，在一种具体实施例方案中，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，该基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法包括如下步骤：
S1、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；
S2、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；
S3、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；
S4、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；
S5、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；
S6、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。
具体的，步骤S5包括：
S51、PI控制器的比例系数等于离线设置的PI控制器的比例系数与PI控制器的动态比例修正系数的和；
S52、PI控制器的积分系数等于离线设置的PI控制器的积分系数与PI控制器的动态积分修正系数的和。
本实施例中，分别对离线设置的PI控制器的比例系数和PI控制器的动态比例修正系数及离线设置的PI控制器的积分系数和PI控制器的动态积分修正系数进行叠加，得到PI控制器的比例系数及PI控制器的积分系数，以便利用PI控制器的比例系数及积分系数调整切割头割嘴的高度。
综上所述，本发明提供的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其有益效果在于：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，并实时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，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。本发明提供的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，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。另外，采用跟踪微分器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，不仅可以快速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，而且不会引入过大的噪声。而切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差和误差的变化率的论域分别为[-9,1.5]和[-150,150]，是不对称的，可以很好地适应切割头割嘴的理想高度与实际高度的偏差值关于零的不对称性。
此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。
此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于，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。
2.如权利要求1所述的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于，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。
3.如权利要求2所述的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于，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；
根据跟踪微分器连续系统的状态矩阵及跟踪微分器上一时刻的状态变量计算当前时刻跟踪微分器的输出。
4.如权利要求3所述的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于，所述步骤根据跟踪微分器连续系统的状态矩阵及跟踪微分器上一时刻的状态变量计算当前时刻跟踪微分器的输出之后，还包括如下步骤：
储存跟踪微分器下一时刻的状态变量；
更新跟踪微分器上一时刻的状态变量。
5.如权利要求3所述的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于，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中，跟踪微分器连续系统形式如下所示：
Figure FDA0003123842800000021
Figure FDA0003123842800000022
其中
Figure FDA0003123842800000023
且A、B、C均为跟踪微分器连续系统的状态矩阵，x1、x2均为跟踪微分器输入的状态变量，x′1、x′2均为跟踪微分器输入的状态变量的导数，y为跟踪微分器的输出，u为输入的切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差，ξ为跟踪微分器二阶系统的阻尼系数，ωn为跟踪微分器二阶系统的第n个自然频率。
6.如权利要求3所述的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于，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中，跟踪微分器离散系统形式如下所示：
Figure FDA0003123842800000031
Figure FDA0003123842800000032
其中
Figure FDA0003123842800000033
且G、H均为跟踪微分器离散系统的状态矩阵，x1[k+1]、x2[k+1]均为下一时刻跟踪微分器输入的状态变量，y[k]为当前时刻跟踪微分器的输出，A、B、C均为跟踪微分器连续系统的状态矩阵，u为输入的切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差，Ts为跟踪微分器二阶系统的第s个采样周期，I为单位矩阵，即
Figure FDA0003123842800000034
7.如权利要求1所述的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于：所述PI控制器以切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差及误差的变化率作为输入，PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数作为输出。
8.如权利要求7所述的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于：取输入的所述切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差及误差的变化率、输出的所述PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，所述模糊子集中各元素依次代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大，且取所述切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差的论域为[-9,1.5]，取所述切割头割嘴当前高度与理想高度之间的误差的变化率的论域为[-150,150]。
9.如权利要求1所述的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于，所述步骤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具体包括：
建立两个7×7表格，并分别对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求交集；
分别将求交集后的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填入两个7×7表格中；
分别根据两个7×7表格中求交集后的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总的隶属度及动态积分修正系数总的隶属度并分别填入两个7×7表格中，得到PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊控制规则表；
分别根据PI控制器的动态比例修正系数及动态积分修正系数的模糊控制规则表，对PI控制器的动态比例修正系数总的隶属度及动态积分修正系数总的隶属度进行加权平均计算，得到PI控制器的动态比例修正系数和动态积分修正系数。
10.如权利要求1所述的基于模糊理论动态调整切割头割嘴的方法，其特征在于，所述步骤根据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具体包括：
PI控制器的比例系数等于离线设置的PI控制器的比例系数与PI控制器的动态比例修正系数的和；
PI控制器的积分系数等于离线设置的PI控制器的积分系数与PI控制器的动态积分修正系数的和。
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KR100679732B1 (ko) * 2005-08-23 2007-02-09 서형준 오토지그 트리머 및 이를 이용한 패턴틀 제조공정
US9522426B2 (en) * 2012-11-08 2016-12-20 Georgia Tech Research Corporation Systems and methods for additive manufacturing and repair of metal components
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