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3D打印的喷头温度的模糊控制

更新时间: 2020-01-14 16:54:21  查看次数: 54    

FDM喷头温度的控制方法有很多,文献对3D打印喷头的热力学进行分析并优化打印喷头结构,从而在硬件结构方面提高喷头打印的精度,但其设计结构复杂增加了喷头的制造成本。文献研发了一种基于DSP的挤出头控制系统,该系统采用模块化设计的思想协调喷头的温度与打印速度,共同完成挤丝工作,从一定程度上改善了原件的打印效果,但在喷头的温度控制方面恒温效果差,当喷头温度达到目标值后温度波动很大,影响原件的成型效果。文献提出了一种采用DSP产生PWM波来实现对喷头温度的PID控制系统,该系统达到恒温的响应时间相比于传统的PID温度控制缩短了不少,但其超调量依旧很大且在偏差较大时存在较大振荡,影响加工效率。


在FDM喷头内部,是否能够精确地控制温度,不仅仅会对打印精度造成偏差,也会导致打印过程持续性受到影响,直接影响3D打印产品的质量水平,所以对于喷头的温度控制研究特别重要。通过对比温度的模糊控制和PID控制方法,发现基于PWM的模糊温度控制方法较P1D控制更容易实现,且成本低,算法简单,具有开放性,并且在同样的情况下利用PWM的模糊温度控制也能使实验精度达到规定的设计要求。因此,在喷头加热模块采用PWM的模糊温度控制法进行温度控制。


模糊控制是通过模糊理论将控制经验进行量化,转化为利用数学模型方式实现的控制器,完成对于被控对象的控制。在喷头温控环节,核心部分是模糊控制器。首先是模糊控制器对喷头温度进行采样获得精确的采样值,然后将采样值与预定值进行差值运算,得到温度差值作为模糊输入值,将温度差值的精确值进行模糊化得到一个模糊子集,根据设计的模糊子集和模糊及控制再结合模糊控制规则,经模糊推理得到模糊控制量μ再进行去模糊化将μ转换为精确值送给加热器,从而实现对喷头温度的模糊控制。



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