[發明專利]一種3D打印機溫度控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201710607142.8
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107463192A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 王建;王衛軍;侯至丞;張弓;梁松松;李均;林寧
• 申請（專利權）人: 深圳市中科德睿智能科技有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 王國標

1.一種3D打印機溫度控制系統，包括加熱機構，其特征在于：還包括處理器、減法運算器、微分運算器、模糊運算器、PID控制器、MOS管以及溫度傳感器，所述處理器輸出端以及溫度傳感器分別與減法運算器輸入端相連，所述減法器輸出端分別與模糊運算器輸入端以及微分運算器輸入端相連，所述微分運算器輸出端與模糊運算器輸入端相連，所述模糊運算器輸出端與PID控制器相連，所述PID控制器輸出端與MOS管相連，所述MOS管輸出端控制流經加熱機構的電流。

2.一種權利要求1所述3D打印機溫度控制系統的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟A：處理器向減法運算器輸出加熱機構需要達到溫度值a，溫度傳感器采集當前加熱機構的溫度值b；

步驟B：減法運算器計算溫度值a和溫度值b的溫度差E，并將溫度差E輸入模糊運算器和微分運算器；

步驟C：微分運算器計算溫度差E的變化率，即為溫度差變化率EC，將溫度差變化率EC輸入模糊運算器；

步驟D：模糊運算器以溫度差E以及溫度差變化率EC為輸入變量，計算得到輸出變量比例系數修正值KP、積分系數修正值KI以及微分系數修正值KD；

步驟E：將比例系數修正值KP與預先設定的比例系數初始值KP₀相加，得到比例系數最終值KP′；將積分系數修正值KI與預先設定的積分系數初始值KI₀相加，得到積分系數最終值KI′；將微分系數修正值KD與預先設定的微分系數初始值KD₀相加，得到微分系數最終值KD′；將所述比例系數最終值KP′、積分系數最終值KI′以及微分系數最終值KD′輸入PID控制器；

步驟F：PID控制器以比例系數最終值KP′、積分系數最終值KI′以及微分系數最終值KD′為依據，控制輸出到MOS管柵極的電壓大小，控制流經加熱機構的電流，控制發熱功率；

其中步驟D包括以下步驟：

步驟D01：設定所述溫度差E以及溫度差變化率EC的隸屬度函數，將輸入變量溫度差E以及溫度差變化率EC模糊化，得到溫度差E以及溫度差變化率EC的模糊子集；

步驟D02：設定比例系數修正值KP、積分系數修正值KI以及微分系數修正值KD的隸屬度函數，設定比例系數修正值KP、積分系數修正值KI以及微分系數修正值KD的模糊控制規則表，根據輸入的溫度差E以及溫度差變化率EC，得到模糊化的比例系數修正值KP、積分系數修正值KI以及微分系數修正值KD；

步驟D03：將模糊化的比例系數修正值KP、積分系數修正值KI以及微分系數修正值KD進行反模糊處理，得到精確的比例系數修正值KP、積分系數修正值KI以及微分系數修正值KD。

3.根據權利要求2所述的溫度控制方法，其特征在于：將溫度差E、溫度差變化率EC、比例系數修正值KP、積分系數修正值KI以及微分系數修正值KD的模糊子集劃分成7個變化量[NB(負大)，NM(負中)，NS(負小)，ZO(零)，PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)]，溫度差E、溫度差變化率EC、比例系數修正值KP、積分系數修正值KI以及微分系數修正值KD的模糊子集中各個變化量遵循如下表達式1，其中u_NB(x)_x＝-6＝1，u_NM(x)_x＝-4＝1，u_NS(x)_x＝-2＝1，u_ZO(x)_x＝0＝1，u_PS(x)_x＝2＝1，u_PM(x)_x＝4＝1，u_PB(x)_x＝6＝1。

4.根據權利要求3所述的溫度控制方法，其特征在于：所述步驟D02中，所述比例系數修正值KP的模糊控制規則表如表1所示，所述積分系數修正值KI的模糊控制規則表如表2所示，所述微分系數修正值KD的模糊控制規則表如表3所示。

表1

表2

表3

5.根據權利要求4所述的溫度控制方法，其特征在于：所述步驟D03中通過如下公式2，對所述比例系數修正值KP、積分系數修正值KI以及微分系數修正值KD進行解模糊處理。