李展超，贺云波

(广东工业大学机电工程学院，广州 510006)

0 引言

激光切割机在加工金属板材时，由于激光在聚焦点的能量是最大的，为了获得高质量的切口同时使得耗能最小，割嘴到被割工件表面的高度必须保持基本一致[1]，而电容调高器能将电容值转换成位置信息间接进行位置闭环，能有效解决定高随动的需求，因此得到了广泛应用和大量研究[2-4]。王海[5]介绍了包含电容传感器在内的三种主流非接触式测距技术，阐述了电容传感器测距应用于激光切割的可行性及优点，并进一步研究了电容调高系统的软硬件组成；张晓辉[6]在搭建了电容调高系统后，使用均匀步长标定法进行标定并采用传统的PID控制，实现了100 μm的定位精度。刘昂[7]则采用了曲线拟合的方式对标定数据进行逼近，同时结合变论域思想和模糊控制理论对电容调高系统进行闭环控制，证明了该算法的可行性。可见，电容调高系统的定高随动精度受到多方面的限制。其中，采用哪一种标定方法将电容值与位置信息关联起来，将会影响到反馈编码器值的插值精度直至闭环控制质量，而控制器参数的选定也会对系统的响应速度和定位精度产生影响。

本研究提出了变步长的标定方法，对工作行程的标定点分配进行优化，最大程度增强标定曲线的单调性，提高反馈编码器值的插值精度；在控制器参数方面，则结合系统辨识和零极点配置方法，对系统进行模型构建，并利用计算机对PID参数进行寻优，与前馈控制一同构成复合控制，实现了调高器的高精度定位及随动。……