新型3D打印机挤出系统运动控制模型构建与实验研究

doi:10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.12.006

现代制造工程 ›› 2018, Vol. 459 ›› Issue (12): 31-38.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.12.006

新型3D打印机挤出系统运动控制模型构建与实验研究

丁承君, 张鹏, 闫彬

河北工业大学机械工程学院,天津 300401

收稿日期:2017-08-24 发布日期:2019-01-07
作者简介:丁承君,教授,博士生导师,主要研究方向为机械电子、嵌入式系统。张鹏,硕士研究生,主要研究方向为机械电子、嵌入式系统。E-mail:18202585794@163.com;1003320817@qq.com
基金资助:
天津市科技支撑计划项目(14ZCDZGX00811);天津市科技支撑计划项目(13ZCZDGX01200);天津市产学研合作项目(14ZCZDSF00025)

Construction and experimental study of motion control model for a novel extrusion system

Ding Chengjun, Zhang Peng, Yan Bin

School of Mechanical Engineering,Hebei University of Technology,Tianjin 300401,China

Received:2017-08-24 Published:2019-01-07

摘要/Abstract

摘要： 针对一种新型浆料挤出系统的精确控制要求,根据该挤出系统工作过程中不同的运动状态,对系统各部件之间的相对运动关系进行分析。构建步进电动机与挤出杆运动学关系模型:θ-s模型,v-ω模型。依据θ-s模型,利用Matlab软件求出挤出杆部件运动轨迹与工作空间,并分析其运动特性以确定挤出杆运动稳定性的影响因素。根据所建立的挤出杆运动学模型——v-ω模型,结合流体连续性方程,构建系统运动控制模型,为挤出系统控制方法的研究提供理论依据。最后根据样机实验对该控制模型的可行性与有效性进行分析,结果表明实际输出质量相对于理论数据小0.1～0.15 g,但线性变化情况较好,稳定性最佳情况抖动量不超过0.05 g。这为后期运动控制算法的引入提供理论参考。

关键词: 运动学分析, 运动学模型, 运动轨迹, 运动稳定性, 运动控制模型

Abstract: Aim at the precise control for a new type of slurry extrusion system,according to the different state of motion of the extrusion system in the work process,the relative motion relationship between various parts of the system is analyzed.Construct stepper motor and the extrusion rod kinematics model:θ-s model,v-w model.Based on the θ-s model,draw the trajectory and workspace of the extrusion rod using Matlab software and analyze its motion characteristics.According to the kinematic model of the extrusion rod and the continuity equation of the fluid,the motion control model of the system is built.Finally,the feasibility and effectiveness of the control model are evaluated according to the prototype experiment,and the actual output quality is less than 0.1~0.15 g,but the linear variation is better,less than 0.05 g at best.This provides a reference for the introduction of the later motion control algorithm.

Key words: kinematics analysis, kinematics model, motion trajectory, motion stability, motion control model

中图分类号:

TH132

丁承君, 张鹏, 闫彬. 新型3D打印机挤出系统运动控制模型构建与实验研究[J]. 现代制造工程, 2018, 459(12): 31-38.

Ding Chengjun, Zhang Peng, Yan Bin. Construction and experimental study of motion control model for a novel extrusion system[J]. Modern Manufacturing Engineering, 2018, 459(12): 31-38.

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Construction and experimental study of motion control model for a novel extrusion system

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