三维成型系统的多轴电机协调优化控制

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1、三维成型系统的多轴电机协调优化控制何柳侯媛彬高美娥李东安科技大学摘要：针对三维成型系统多轴电机之间协调性能差影响产品成型精度的问题，重点分析三维成型机五轴电机的相互关系，提出一种基于模糊神经网络PTD的优化算法。利用模糊祌经网络对PID参数的修正，实现电机间同步误差的在线整定，完成三维成型机多轴电机的协调优化控制。仿真结果及对相同的笔筒模型的成型效果对比表明，模糊神经网络P1D控制相比于传统的P1D控制减小了各电机之间的误差，提高了系统的成型精度，该系统具有更好的鲁棒性。关键词：三维成型机;多轴电机;模糊神经网络PID;协调控制;作者简介：何柳（1992-）,女，硕士研究生，研究方向为控制理

2、论与控制工程。收稿日期：2017-02-27CoordinatedOptimizationControlofMultipleAxisMotorforThree-DimensionalMoldingSystemHELiuHOUYuan-binGAOMei-eLiDongXi’anUniversityofScienceandTechnology;Abstract：Aimingattheproblemthatthepoorperformanceofthemultipleaxismotorinthethree-dimensionalmoldingmachinesystemaffectedthepre

3、cisionoftheproduct,therelationshipbetweenthefiveaxismotorofthethree-dimensionalmoldingmachinewasanalyzedemphatically.AnoptimizationalgorithmbasedonfuzzyneuralnetworkPIDwasproposed.UsingthefuzzyneuralnetworkwasusedtomodifythePIDparameterstorealizetheonlineadjustmentofthesynchronouserrorofthemotor,th

4、eoptimalcontrolofthemultipleaxismotorofthethreedimensionalformingmachinewascompleted.TheformingeffectofsimulationresultsandthesamepenmodelcomparisoncanshowthatthefuzzyneuralnetworkPIDcontrolreducestheerrorbetweenthemotorsandimprovestheprecisionofthesystem,whichmakesthesystemmorerobustcomparedwithth

5、etraditionalPIDcontrol.Keyword：three-dimensionalmoldingmachine;multipleaxismotor;fuzzyneuralnetworkPID;coordinationcontrol;Received：2017-02—270引言三维成型机，通俗化名称为3D打印机，是以三维数字化的模型为棊础，经软件进行建模和分层等步骤，采用树脂、金属粉末或塑料等一些可粘合材料，通过喷头的三维移动，层层聚集累加，最终制造出三维实体产品［1-2］。因其成型速度快，加工材料种类多，节约材料成木等优点，被广泛地应用到医学工程、机械制造、珠宝、航空加工等领域

6、m。因此，如何结合优化算法来提高三维成型系统的控制精度是目前主要的研允方向。近几年，国内外众多厂商及专家学者致力于研宄三维成型机的快速制造装备及其应用。如美国Stratasys公司推出的Dimensionl200es系列高端成型机，西北工业大学的黄卫东院士对激光立体成型技术的研宄应用U1及华中科技大学以史玉升为带头人的团队对工业级快速制造装备的研制m。在成型系统的协调控制方面，大部分专家选用传统的PID优化控制。但由于MD算法对系统的适应性差,参数整定不良，经常异致打印出的物品出现薄厚不均、表面粗糙、产品精度较低等情况。针对上述问题，本文提出将模糊神经网络与PID结合起来以控制三维成型机中的

7、五轴电机。实验及仿真结果表明，基于模糊祌经M络PID控制的三维成型机在成型精度、协调性能及系统稳定性上等都有所提高。1系统描述1.1总体描述三维成型机是将需要打印出的产品模型数据录入成型机中，机器按照该数据将产品层层打印出来，采用堆叠薄层m的方式进行成型。该系统分为软件和硬件两部分。总体框图如图1所示。软件部分主要是利用SolidWorks画图工具绘制出所需打印产品的3D模型，并将模型数据转换成统一化的格式，