【技术实现步骤摘要】
本申请涉及3d打印机温度控制，具体涉及一种变论域自适应模糊的3d打印机温度控制方法及系统。
技术介绍
1、变论域模糊pid控制是针对模糊pid控制改进优化的一种算法，既具有pid控制响应的快速性，又具有模糊控制不需要精确的数学模型的优点，同时实现了对模糊控制规则的调整，使得控制效果更好。3d打印机温度控制属于非线性控制，具有滞后性、时变性等特点，因此变论域模糊pid算法可以在3d打印机温度控制中可以表现得更好，目前最常用的伸缩因子一般是选用基于比例指数函数模型的伸缩因子，该比例指数函数模型中有一参数为τi，现有的若想要对伸缩因子进行调节，就需要对这一参数τi进行调节，但是这一参数是由人工确定的常数固定值，对于这一参数的最优值的确定主要是依靠于经验，这种调节方式就使得伸缩因子不具有实时性，限制了控制系统的性能，从而会影响到对于3d打印机的温度控制效果。
技术实现思路
1、本申请的目的是针对以上问题，提供一种变论域自适应模糊的3d打印机温度控制方法及系统。
2、第一方面，本申请提供一种变论域自适应模糊的3d打印机温度控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
3、确定3d打印机温度控制过程中的输入变量与输出变量，所述输入变量包括e、ec，其中e为打印机当前温度值与打印机设定温度值之间的误差，ec为所述误差e相对时间的变化率；所述输出变量包括δkp，δki，δkd；其中，δkp为比例系数p的修正量，δki为积分时间i的修正量，δkd为微分时间d的修正量；
4
5、所述伸缩因子α(e)与α(ec)的计算公式如下：
6、
7、
8、则所述输出变量的伸缩因子β(p)、β(i)、β(d)的求解公式为：
9、
10、确定所述误差e、所述误差e相对时间的变化率ec相对应的量化因子pe、pec，与所述输出变量中，δkp、δki、δkd相对应的比例因子pp、pi与pd；
11、确定模糊论域的量化等级；
12、根据所述量化等级，确定隶属度函数；
13、根据所述量化等级与所述隶属度函数，制定模糊控制规则；
14、通过所述输入变量、所述输出变量、所述伸缩因子、所述量化因子、所述比例因子、所述量化等级、所述隶属度函数以及所述模糊控制规则，建立变论域自适应模糊pid控制器的仿真图。
15、根据本申请实施例提供的技术方案，计算量化因子pe、pec的公式如下：
16、
17、
18、其中，代表误差e的基本论域；
19、代表误差e的模糊论域；
20、代表误差e相对时间的变化率ec的基本论域；
21、代表误差e相对时间的变化率ec的模糊论域。
22、根据本申请实施例提供的技术方案，比例因子的计算公式如下：
23、
24、
25、
26、其中，为输出变量中δkp的基本论域；
27、为输出变量中δkp的模糊论域；
28、为输出变量中δki的基本论域；
29、为输出变量中δki的模糊论域；
30、为输出变量中δkd的基本论域；
31、为输出变量中δkd的模糊论域。
32、根据本申请实施例提供的技术方案，所述量化等级为模糊集合，所述模糊集合为{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}，其中，nb表示负大、nm表示负中、ns表示负小、zo表示零、ps表示正小、pm表示正中、pb表示正大。
33、根据本申请实施例提供的技术方案，每个所述量化等级对应一个所述隶属度函数，且所有的所述隶属度函数均为三角形隶属度函数。
34、第二方面，本申请提供一种变论域自适应模糊的3d打印机温度控制系统，所述控制系统包括：
35、第一确定模块，所述第一确定模块配置用于确定3d模糊打印机温度控制过程中的输入变量与输出变量，所述输入变量包括e、ec，其中e为打印机当前温度值与打印机设定温度值之间的误差，ec为所述误差e相对时间的变化率；所述输出变量包括δkp，δki，δkd；其中，δkp为比例系数p的修正量，δki为积分时间i的修正量，δkd为微分时间d的修正量；
36、第一计算模块，所述第一计算模块配置用于确定所述误差e、所述误差e相对时间的变化率ec相对应的伸缩因子分别为α(e)与α(ec)，以及所述输出变量中δkp、δki、δkd相对应的伸缩因子β(p)、β(i)、β(d)；
37、所述伸缩因子α(e)与α(ec)的计算公式如下：
38、
39、
40、则所述输出变量的伸缩因子β(p)、β(i)、β(d)的求解公式为：
41、
42、第二计算模块，所述第二计算模块配置用于确定所述误差e、所述误差e相对时间的变化率ec相对应的量化因子pe、pec，与所述输出变量中，δkp、δki、δkd相对应的比例因子pp、pi与pd；
43、第二确定模块，所述第二确定模块配置用于确定模糊论域的量化等级；
44、第三确定模块，所述第三确定模块配置用于根据所述量化等级，确定隶属度函数；
45、第一制定模块，所述第一制定模块配置用于根据所述量化等级与所述隶属度函数，制定模糊控制规则；
46、建立模块，所述建立模块配置用于通过所述输入变量、所述输出变量、所述伸缩因子、所述量化因子、所述比例因子、所述量化等级、所述隶属度函数以及所述模糊控制规则，建立变论域自适应模糊pid控制器的仿真图。
47、根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二计算模块配置还用于计算量化因子pe、pec，所述量化因子pe、pec的公式如下：
48、
49、
50、其中，代表误差e的基本论域；
51、代表误差e的模糊论域；
52、代表误差e相对时间的变化率ec的基本论域；
53、代表误差e相对时间的变化率ec的模糊论域。
54、根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二计算模块配置还用于计算比例因子，所述比例因子的计算公式如下：
55、
56、
57、
58、其中，为输出变量中δkp的基本论域；
59、为输出变量中δkp的模糊论域；
60、为输出变量中δki的基本论域；
61、为输出变量中δki的模糊论域；
62、为输出变量中δkd的基本论域；
63、为输出变量中δkd的模糊论域。
64、根据本申请实施例提供的技术方案，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.变论域自适应模糊的3D打印机温度控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的变论域自适应模糊的3D打印机温度控制方法，其特征在于，计算量化因子pe、pec的公式如下：
3.根据权利要求2所述的变论域自适应模糊的3D打印机温度控制方法，其特征在于，比例因子的计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的变论域自适应模糊的3D打印机温度控制方法，其特征在于，所述量化等级为模糊集合，所述模糊集合为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其中，NB表示负大、NM表示负中、NS表示负小、ZO表示零、PS表示正小、PM表示正中、PB表示正大。
5.根据权利要求4所述的变论域自适应模糊的3D打印机温度控制方法，其特征在于，每个所述量化等级对应一个所述隶属度函数，且所有的所述隶属度函数均为三角形隶属度函数。
6.变论域自适应模糊的3D打印机温度控制系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的变论域自适应模糊的3D打印机温度控制系统，其特征在于，所述第二计算模块配置还用于计算量化因子pe、pec，所述量化因
8.根据权利要求7所述的变论域自适应模糊的3D打印机温度控制系统，其特征在于，所述第二计算模块配置还用于计算比例因子，所述比例因子的计算公式如下：
9.根据权利要求8所述的变论域自适应模糊的3D打印机温度控制系统，其特征在于，所述第二确定模块配置还用于：确定所述量化等级，所述量化等级为模糊集合，所述模糊集合为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其中，NB表示负大、NM表示负中、NS表示负小、ZO表示零、PS表示正小、PM表示正中、PB表示正大。
10.根据权利要求9所述的变论域自适应模糊的3D打印机温度控制系统，其特征在于，所述第二确定模块配置还用于：确定每个所述量化等级对应一个所述隶属度函数，所有的所述隶属度函数均为三角形隶属度函数。
...【技术特征摘要】
1.变论域自适应模糊的3d打印机温度控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的变论域自适应模糊的3d打印机温度控制方法，其特征在于，计算量化因子pe、pec的公式如下：
3.根据权利要求2所述的变论域自适应模糊的3d打印机温度控制方法，其特征在于，比例因子的计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的变论域自适应模糊的3d打印机温度控制方法，其特征在于，所述量化等级为模糊集合，所述模糊集合为{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}，其中，nb表示负大、nm表示负中、ns表示负小、zo表示零、ps表示正小、pm表示正中、pb表示正大。
5.根据权利要求4所述的变论域自适应模糊的3d打印机温度控制方法，其特征在于，每个所述量化等级对应一个所述隶属度函数，且所有的所述隶属度函数均为三角形隶属度函数。
6.变论域自适应模糊的3d打印机温度控制系统，其特征在于，包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：丁承君，任国富，蔺雪强，李涛，宣子颖，杜颖硕，胡健鑫，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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