基于预测双反馈的3D打印机温度优化控制

针对FDM型3D打印机喷头温度控制系统的非线性、大滞后等特点,传统PID控制难以满足实际的性能要求.为提高控制系统性能,提出预测模型双反馈变论域分形模糊分数阶PID控制器.分数阶PID控制为系统提供更多的控制余度;变论域模糊控制的论域能够随着误差的变化而变化,实现不同时刻选择不同论域的模糊规则;短反馈算法的引入能够构成...     

基于FDM工艺结构的3D打印机高温喷头结构优化研究

打印机喷头结构不合理,会出现温度场分布不均现象,导致喷头堵塞,影响打印速度.为此,本文提出基于FDM工艺结构的3D打印机高温喷头结构优化研究.设计三维CAD模型,控制喷头移动,结合喷头结构,计算热传导遵循的傅里叶定律与稳定热传导规律;从模型"台阶效应"、挤出丝材两方面探究影响喷头打印效果的主要因素,在确保打印质量前提下...     

新型回转式曲面分层 3D 打印机设计与实验研究

3D 打印技术在航天、军工、机器人等领域应用广泛,但也存在诸多问题,如阶梯效应所带来的叠层误差、2.5D 制造原理导致的打印零件各向异性、支撑结构的打印及后处理导致的耗时和耗能等问题。针对上述不足,该文提出一种回转式曲面分层 3D 打印方法,对多自由度回转式 3D 打印设备的设计方法进行研究,通过构型综合和尺度综合确定了打印机构型及结构参数,提出了曲面打印路径规划方法。通过联合仿真与样机实验,验证了 3D 打印设备构型综合与尺度设计的有效性,为打印装备创新设计、曲面打印过程规划策略及相关实验研究提供了新思路。     

CSO-PID算法在空压机控制系统中的应用

针对普通空压机普遍存在的耗能过高且控制效果不佳的问题,在研究比例-积分-微分(PID)算法和鸡群算法的基础上,对空压机的控制算法进行了改进,利用鸡群算法对PID的三个参数进行整定,并将这种智能算法应用到PLC控制器中.仿真实验和实际测试表明:该智能算法不仅实现了对空压机系统的有效控制,而且增强了系统的抗干扰能力,节能效...     

基于多目标粒子群的非线性系统PID控制器设计

PID控制器自产生以来,一直是工业生产过程中应用最广泛、最成熟的控制器。随着控制品质的要求越来越高,综合考虑系统的准确性、稳定性、快速性等多个性能指标,基于改进的Pareto最优排序多目标粒子群算法,给出一个适用于一类非线性系统的PID控制器设计方法。采用经典的非线性倒立摆系统作为PID被控对象进行仿真,将超调量和调节时间两个目标作为多目标粒子群算法的目标,求出一组Pareto最优控制参数,通过跟踪控制得到精确稳定的控制效果。     

基于改进模糊控制的并联机器人运动路径跟踪研究

为了提高并联机器人运动路径跟踪精度,设计了并联机器人模糊比例-积分-微分(PID)控制器,提出了粒子群算法耦合遗传算法的混合算法.通过混合算法优化模糊PID控制器参数,从而搜索到PID控制器参数全局最优值.在不同环境中,采用MATLAB软件对并联机器人运动路径跟踪进行仿真,并且与优化前跟踪效果进行对比和分析.结果表明:...     

基于MEA-BP的微波加热褐煤温度预测

对于微波干燥褐煤的温度采样数据具有多峰非平稳特性,采用小波阈值滤波能够较好地保留原始数据的细节信息。而直接使用反向传播（ BP）神经网络来建立对微波加热物料温度预测模型,具有预测精度低、收敛速度慢且容易陷入局部极小点等缺点。采用具有极强全局寻优能力的思维进化算法（ MEA）来优化BP（ MEA-BP）神经网络的初始权值和阈值。实验结果表明：经MEA-BP神经网络具有更高的预测精度和泛化能力,预测性能得到了显著的提高。     

基于OpenMV辅助进食机械手人脸检测算法研究

针对手脚不便的老人或者上体截肢的特殊人群用餐问题,提出了基于机器视觉的辅助进食机械手设计方案.针对系统的设计需求,分析了基于Haar特征Adaboost人脸检测分类器的组织结构以及检测原理,结合基于视觉的目标追踪比例-积分-微分(PID)控制算法,利用其响应快鲁棒性强等特点,有效实现人脸移动的追踪要求.最后通过辅助进食...     

控制系统的辨识建模及微粒群优化设计

针对控制系统的传递函数建模与控制器的参数优化问题,提出了基于Prony和微粒群优化（PSO）算法的设计方案。首先在被控对象的输入端施加一个脉冲信号,然后对其输出信号进行Prony分析,得出该被控对象的传递函数,最后采用改进PSO算法进行控制器的参数优化设计。基于辨识的Prony算法可快速准确得出被控对象的传递函数;基于T-S模型模糊自适应的改进PSO算法（T-SPSO算法）依据种群当前最优性能指标和惯性权重自适应惯性权重取值,较好解决了PSO算法的早熟问题,可以更好地优化控制器参数。该方案实现了控制系统的精确建模与优化设计,仿真结果验证了所提方案的有效性。     

Koala 3D: A continuous climbing 3D printer

The size of manufactured parts is naturally bound by the size of their production machines. In this paper, we explore the alternative of making a machine that can continuously navigate along an object being fabricated, producing objects larger than itself. The machine combines a climbing robot and a 3D printer. It uses an infinite fabrication loop which includes printing, reanchoring to a new station, and printing again. We present the design, construction, and characterization of the machine along with experiments on the fabrication of vertical columns. We also demonstrate the freeform fabrication capabilities of the machine by printing a moai statue. The results obtained have a wide range of applications for construction, product fabrication and promisingly broaden the current applications of 3D printing.     

Printing 3D microfluidic chips with a 3D sugar printer

This study demonstrated how to quickly and effectively print two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) microfluidic chips with a low-cost 3D sugar printer. The sugar printer was modified from a desktop 3D printer by redesigning the extruder, so the melting sugar could be extruded with pneumatic driving. Sacrificial sugar lines were first printed on a base layer followed by casting polydimethylsiloxane (PDMS) onto the layer and repeating. Microchannels were then printed in the PDMS solvent, microfluidic chips dropped into hot water to dissolve the sugar lines after the PDMS was solidified, and the microfluidic chips did not need further sealing. Different types of sugar utilized for printing material were studied with results indicating that maltitol exhibited a stable flow property compared with other sugars such as caramel or sucrose. Low cost is a significant advantage of this type of sugar printer as the machine may be purchased for only approximately $800. Additionally, as demonstrated in this study, the printed 3D microfluidic chip is a useful tool utilized for cell culture, thus proving the 3D printer is a powerful tool for medical/biological research.     

基于巧克力FDM工艺的3D打印技术的研究

现如今人民生活水平不断提高,巧克力的消费呈现数量的增长,同时食品个性化定制需求旺盛。3D打印技术的成熟和灵活性正符合满足个性化的需求。食品3D打印技术应用于巧克力定制这一领域,其融化与成型处理尤为关键。文章针对巧克力这种食品材料进行分析,确定巧克力打印成型的最佳条件;选取带有加热环的喷头作为热源,打印机左右两侧加装的半导体制冷器作为冷源;通过Fluent软件对3D打印机的喷头和打印机成型室进行建模分析,确定了适合巧克力3D打印的加热设备的有效发热功率为5W;在其基础上匹配半导体制冷系统的有效制冷功率为12W较为合理。在理论的基础上进行巧克力3D打印对比实验,与仿真结果相一致。     

一种彩色FDM型3D打印机的设计与实现

设计了一种可以打印彩色三维模型的3D打印机。传统FDM型桌面3D打印机只能打印单色,因此在开源FDM型3D打印机的基础上重新设计组合了打印机的机械结构和电气控制系统来实现打印材料的混合,借助Bresenham直线算法设计了彩色打印机的控制软件,并增加了Gcode指令。实验结果表明,这种设计可以保证打印不同颜色的3D模型,并且与原来相同类型的单色3D打印机相比,提高了打印速度。     

Fundamental characteristics of printed gelatin utilizing micro 3D printer

Gelatin is useful for biofabrication, because it can be used for cell scaffolds and it has unique properties. Therefore, we attempted to fabricate biodevices of gelatin utilizing micro 3D printer which is able to print with high precision. However, it has been difficult to fabricate 3D structure of gelatin utilizing 3D printer, because a printed gelatin droplet on the metal plate electrode would spread before solidification. To clear this problem, we developed a new experimental set-up with a peltier device that can control temperature of the impact point. At an impact point temperature of 80 °C, the spreading of printed gelatin droplets was prevented. Therefore, we were able to print a ball gelatin. In addition, we were able to print a narrower gelatin line than at an impact point temperature of 20 °C.     

用于微流控制备的3D打印机设计

针对微流控芯片传统加工工艺成本较高,工时较长等问题提出了一种低成本、适用于微流控芯片制备的3D打印机设计方案,该设计方案由3D打印机本体和上位机控制软件组成,其中上位机控制软件负责将事先建好的三维模型进行分析、切片,并生成G-code格式文件;3D打印控制系统负责接收、解析G-code文件及转化为打印机可识别的控制指令以完成物体的快速成型。详细阐述了3D打印机各功能模块的具体实现,给出了测试打印结果,证明该打印机具有成本低、精度高的优点。     

基于STM32在喷绘机喷头控制系统的设计与实现

选取STM32系列STM32F103RBT6作为喷头的主控制系统,将24c16EEPROM作为外部存储器,通过I2C通信机制传送喷头T-V数据和配置数据,借助UART或128x64LCD达到人机交互。经过理论分析和软硬件结合测试,验证了该喷头控制系统的可行性和方便性。     

数字式2D比例换向阀控制器的研究

为使所开发的2D比例换向阀达到较好的性能,设计一款基于DSP芯片的数字式比例控制器,将高频PWM波作用于反接卸荷式H桥驱动电路以控制线圈电流变化,并且内置PID模块实现电流闭环控制。同时,在PID模块增加线性回归算法对线圈电流进行校正。为了减小2D比例换向自身的摩擦力,内置颤振模块,可实现颤振幅值和频率的独立调节。实验结果表明,该控制器具有良好的稳态控制性能,由其控制的比例阀性能得到极大提高。