在熔融沉積成型技術(shù)（FDM）3D打印過程中,需要對打印噴頭和打印平臺加熱床進(jìn)行加熱,直到打印材料所需的溫度才能開始打印,由于加熱系統(tǒng)存在的時間滯后性和穩(wěn)定性差的缺點,使加熱過程既耗時又浪費能源。針對以上問題,采用模糊自適應(yīng)PID控制方法控制打印噴頭和打印平臺加熱床加熱過程,并建立了控制系統(tǒng)Matlab/Simulink仿真模型。仿真結(jié)果表明,模糊自適應(yīng)PID控制方法對FDM 3D打印機(jī)加熱系統(tǒng)的控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制方法,具有超調(diào)量小、響應(yīng)速度快、控制效果更穩(wěn)定的優(yōu)勢。 

【文章來源】：吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2020,50(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

?KI輸出曲面圖

FDM 3D打印機(jī)的成型原理如圖1所示，絲狀打印耗材經(jīng)過一個機(jī)械輪結(jié)構(gòu)送入熾熱的金屬噴頭中，在熱傳感器和控制板的監(jiān)控下，耗材被精確加熱到允許溫度呈熔融狀態(tài)后，逐步被擠出到打印平臺，層層堆積，完成打印。為防止打印件發(fā)生翹邊，打印平臺常配備加熱床加熱，以提高打印件質(zhì)量。但每次打印前，都需要先將噴頭從室溫加熱到耗材需要的溫度，并將熱床加熱到預(yù)定溫度才能開始打印，這個時間較長，嚴(yán)重制約3D打印機(jī)的使用效率；另外，控制方式采用傳統(tǒng)PID控制，當(dāng)打印耗材更換，溫度需求變化時，系統(tǒng)穩(wěn)定性較低，控制效果也不夠敏捷。針對FDM 3D打印機(jī)加熱控制系統(tǒng)存在的弊端，圍繞傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，建立模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對PID控制器參數(shù)的智能調(diào)節(jié)。模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示，從圖中虛線可知，控制器部分為模糊自適應(yīng)PID控制器，模糊自適應(yīng)PID控制器主要分為模糊推理部分以及傳統(tǒng)的PID控制部分[5]。模糊自適應(yīng)PID控制器通過對設(shè)定溫度T0與反饋溫度Tf之間誤差e以及誤差e相對時間的變化速率進(jìn)行模糊計算得到控制量，從而改變加熱裝置熱功率P，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度T的目的，使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，為打印的順利進(jìn)行做充足準(zhǔn)備。

針對FDM 3D打印機(jī)加熱控制系統(tǒng)存在的弊端，圍繞傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，建立模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對PID控制器參數(shù)的智能調(diào)節(jié)。模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示，從圖中虛線可知，控制器部分為模糊自適應(yīng)PID控制器，模糊自適應(yīng)PID控制器主要分為模糊推理部分以及傳統(tǒng)的PID控制部分[5]。模糊自適應(yīng)PID控制器通過對設(shè)定溫度T0與反饋溫度Tf之間誤差e以及誤差e相對時間的變化速率進(jìn)行模糊計算得到控制量，從而改變加熱裝置熱功率P，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度T的目的，使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，為打印的順利進(jìn)行做充足準(zhǔn)備。2 模糊推理方案

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于模糊自適應(yīng)PID控制的空壓機(jī)背壓控制器設(shè)計[J]. 曹婧華,孔繁森,冉彥中,宋蕊辰.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2018(03)
[2]基于模糊與PID的車輛底盤集成控制系統(tǒng)[J]. 李靜,余春賢.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2013(S1)

博士論文
[1]覆帶起重機(jī)起升系統(tǒng)雙馬達(dá)同步控制技術(shù)研究[D]. 劉曉峰.吉林大學(xué) 2012

碩士論文
[1]熔融沉積成型3D打印中翹曲變形的仿真分析與狀態(tài)識別方法研究[D]. 申玄偉.浙江大學(xué) 2018



本文編號：3395239