激光切割头随动控制系统设计

来源：机床与液压杂志2025年第9期北京时间：

作者：祝志琛，周建鹏，龚元明

单位：上海工程技术大学机械与汽车工程学院；上海工程技术大学机械与汽车工程学院；上海工程技术大学机械与汽车工程学院

摘要：为提升等离子切割机的泛用性，设计一种基于英飞凌XC系列微控制器的激光切割随动控制系统。等离子切割机加装该控制系统后具备激光随动切割功能。介绍系统的工作原理、硬件设计及软件设计。针对随动过程中存在干扰导致电容频率测量不准的问题，提出一种基于卡尔曼滤波的快速滤波算法。同时，采用BP神经网络实现PID算法自整定，以适应不同类型电机，增强系统的鲁棒性。经过上机验证，使用快速卡尔曼滤波算法的动态跟随精度较使用滑动平均值滤波算法时的0.05 mm提高至0.02 mm；电机移动距离在40 mm以内时，最大稳定时间较使用标准PID 算法时的421.3 ms缩短至127.7 ms。该系统能够完成高速、高精度的激光切割任务。

关键词：随动系统;激光切割;神经网络;电机控制