火焰切割机自动调高系统是一个由电流环、转速环和位置环三闭环组成的位置随动系统。本课题针对位置随动系统的特点,首先对自动调高系统的主要组成部件直流电机和PWM装置建立了数学模型,对电流环、转速环和位置环进行了分析,确定了电流调节器、转速调节器的传递函数;其次运用连续系统中的工程设计方法对电流调节器、转速调节器进行了参数整定;再次运用稳定边界法和Matlab仿真确定了位置调节器的传递函数并进行参数整定;最后运用Matlab对所分析的电流环、转速环和位置环进行仿真验证,并对位置环采取了改进措施。Matlab仿真结果证明,所设计的三环控制系统满足了位置随动系统的特点即在保证稳定的基础上突出了快速跟随性。电流调节器用模拟电路实现;速度调节器和位置调节器的传递函数进行离散化后,再变换为差分方程进行单片机编程,实现数字控制,并对位置调节器的控制算法进行了改进。结合对火焰切割机自动调高系统的分析,本课题对其进行了硬件和软件设计。硬件设计采用CIP-51微控制器内核的高速单片机C8051F005作为主处理器,与双向PWM调速的电机控制芯片UC3637一起构成了电机驱动、电流调节、转速反馈、高度反馈、过流保护、欠压保护、串口通信等功能电路。软件方面采用模块化的程序设计思想,充分考虑了软件的可靠性问题。调试结果证明,所设计的火焰切割机自动调高系统具有良好的动态性能,使切割机保持切割一定的厚度,实现了切割过程自动调高,调高精度高,性能可靠稳定。