[发明专利]一种本征安全的二维智能控制弧压调高器

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字切割系统的辅助设备，更具体地说涉及一种本征安全的二维智能控制弧压调高器。

背景技术

在工业生产中，数控等离子切割已成为机械加工的重要手段之一，切割质量和切割过程中割炬（割枪）与被切割件（钢板）之间的距离，即割炬高度密切相关。弧压调高器作为切割机的辅机，就是用于割炬高度控制，对切割质量起着关键作用。目前国内已经有基于微控制器控制的调高器付诸实用，但现有的调高器多为开关量控制方式，控制精度不够，且现有调高器不能控制割炬水平运动速度，无论工件表面是否平整，割炬均以同一速度水平运行，从而存在控制精度低、抗干扰能力差以及安全性能弱等缺点。因此，非常需要研制和开发控制适应性高和抗干扰能力较强并基于本征安全的智能弧压调高器。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种本征安全的二维智能控制弧压调高器。

一种本征安全的二维智能控制弧压调高器，其特征在于，包括：数控切割系统、调高器、水平移动控制器和执行机构；

调高器包括：

与数控切割系统连接的主控单片机；主控单片机包括模糊分析计算器C1和模糊分析计算器C2，模糊分析计算器C1负责割炬的垂直运动控制，模糊分析计算器C2负责割炬的水平运动控制；

与主控单片机的模糊分析计算器C1连接，提供电机工作条件的H桥电机驱动电路；

与H桥电机驱动连接，执行H桥电机驱动电路驱动命令的直流电机；

与直流电机连接，将直流电机的控制信号发送至割炬的传动机构；

与割炬和主控单片机连接，检测割炬实际高度的弧压检测单元；

与主控单片机中的模糊分析计算器C2连接，控制割炬水平移动的水平移动控制器；

与水平移动控制器连接，负责执行的执行机构；

其中，H桥电机驱动电路的四个桥臂包括场效应管，上下桥臂间串接二极管，左右两个二极管的负极间连接带动割炬上下运动的直流电动机，当对角线上的一对桥臂的场效应管导通时，电源加在直流电机的两端，左侧为正，反对角线上的一对桥臂的场效应管截止，电动机正转；电机反转时，导通截止状态相反；

模糊分析计算器C1将其在一个采样间隔内产生的弧压调整值发送至模糊分析计算器C2，模糊分析计算器C2将检测到的实际弧压值与来自模糊分析计算器C1的弧压值做求差运算，并将求取的差值与上一个调整间隔的差值做求差运算，并根据两次求差运算结果到水平模糊控制状态表中查找获取水平速度比值，以及将该水平速度比值发送至水平移动控制器；

其中，水平模糊控制状态表按照下列方法建立：

根据预先设定语言规则，描述控制策略；

将所描述的控制策略归纳为四十九条控制规则，将高度位置偏差、位置偏差变化率和输出控制量所对应的语言变量表生成模糊集E、C和U，然后将E、C和U分别分成七档，形成七个模糊子集来反应大小，形成水平模糊控制状态表。

优选地，H桥电机驱动电路的两个上臂各自采用独立的控制电压源，两个下臂共用一个控制电压源。

优选地，H桥电机驱动电路左上臂还包括比较器C1、比较器C2、光电耦合器G1，右上臂还包括比较器C3、比较器C4、光电耦合器G4，其中，比较器C2和比较器C3的反向输入端分别输入逻辑控制信号发生器产生的第一逻辑控制信号和第二逻辑控制信号，比较器C2和比较器C3的同向输入端输入参考信号，比较器C1和比较器C4的反向输入端分别连接比较器C2和比较器C3的输出端，比较器C1和比较器C4的同向输入端分别输入参考信号，左上臂的比较器C2的输出端与左下臂的光电耦合器G2连接，右上臂的比较器C3的输出端与右下臂的光电耦合器G3连接，使得，H桥的下臂导通时，同侧的上臂自动截止。

优选地，弧压检测单元采用电-磁-电隔离方式。

优选地，在H桥上臂与电机驱动电源间接入电机驱动电流检测电路，采用电-磁-电隔离检测。