[发明专利]一种大型3D打印挤出头料温控制算法及装置

说明书

本发明公开了一种大型3D打印挤出头料温控制算法及装置，首先设定3D打印挤出设备的热源基础输出功率，并设定3D打印挤出头出料目标温度，获取3D打印挤出头出料实际温度；然后根据3D打印挤出头出料目标温度与实际温度的关系，对3D打印挤出设备的热源基础输出功率进行补偿；最后根据补偿后的热源输出功率数据调节热源的最终输出功率。设计对应的补偿算法，对热源输出功率进行补偿，从而缩短了大型3D打印挤出头料温度进入稳态的时间，降低了超调幅度，提高了大型3D打印挤出料温控制精度。

技术领域

本发明涉及温度自动控制技术领域，尤其涉及一种大型3D打印挤出头料温控制算法及装置。

背景技术

在大型3D打印挤出头上，需要进行精准的料温控制。首先，将大型3D打印挤出头从常温升高至料温，达到挤出温度；然后，还要使温度在一段时间内稳定在一定范围内。

目前，比较经典的用于温度自动控制的算法为比例-积分-微分PID（Proportion-Integral-Differential coefficient，PID）控制算法。经典的PID控制算法由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但可能增加系统超调量；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。

PID控制算法的原理简单，具有结构简单、稳定性好、工作可靠等优点，在自动控制领域应用广泛。

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

PID控制算法的最佳适用对象是响应快的系统，例如电机。在大型3D打印挤出头料温控制技术领域，热量传导相对于电机运动来说，时效性非常差，热传导时间长，因此被控对象的响应慢。当经典PID控制算法用于大型3D打印挤出头料温控制技术领域时，升温过程的严重滞后性使得热源温度与被控对象实际温度的差值很大，被控对象温度极难稳定。导致被控对象温度进入稳态的时间长，超调幅度大，且进入稳态后精度不高。

发明内容

本申请实施例通过提供一种新的大型3D打印挤出头料温控制算法，解决了现有技术中温度控制过程中，被控对象温度响应慢，导致温度进入稳态时间长，超调幅度大，最终控制精度低的技术问题；根据3D打印挤出头出料目标温度与实际温度的误差，设计对应的补偿算法，对热源输出功率进行补偿，从而缩短了3D打印挤出头料温进入稳态的时间，降低了超调幅度，提高了3D打印挤出头料温控制精度。

本申请实施例提供了一种大型3D打印挤出头料温控制算法，步骤为：

设定3D打印挤出设备的热源基础输出功率；

设定3D打印挤出头出料目标温度；

获取3D打印挤出头出料实际温度；

根据所述3D打印挤出头出料目标温度与所述3D打印挤出头出料实际温度的关系，对所述3D打印挤出设备的热源基础输出功率进行补偿；

根据补偿后的热源输出功率数据调节热源的最终输出功率。

优选地，根据所述3D打印挤出头出料目标温度与所述3D打印挤出头出料实际温度的关系，对所述3D打印挤出设备的热源基础输出功率进行补偿的具体方法如下：

当所述3D打印挤出头出料目标温度与所述3D打印挤出头出料实际温度相等时，不需要对所述热源基础输出功率进行补偿。

当所述3D打印挤出头出料目标温度大于所述3D打印挤出头出料实际温度时，对所述热源基础输出功率进行正向补偿，使热源最终输出功率大于所述热源基础输出功率。