基于滤波 B 样条的具有位置相关动力学的 Delta 3D 打印机振动补偿
系统与控制
2023-03-02 v1 系统与控制
摘要
Delta 机器人正成为熔融沉积成型 3D 打印机机械设计的热门选择，因为其比传统串联轴设计能达到更高速度。与串联 3D 打印机类似，Delta 打印机在高速下会受到不良振动，从而降低成型件质量。此类不良振动已在串联打印机中通过使用滤波 B 样条（FBS）方法等线性模型逆前馈控制方法得到抑制。然而，由于 Delta 3D 打印机具有耦合的、依赖于位置的动力学，FBS 等方法在其上实现时计算困难。本文中，我们提出一种方法来解决计算瓶颈：(1) 离线参数化动力学的位置相关部分以实现高效的在线模型生成，(2) 沿给定轨迹在采样点（而非每点）计算实时模型，(3) 采用 QR 分解以减少与矩阵求逆相关的浮点算术运算次数。在仿真中，与使用计算昂贵的精确 LPV 模型的控制器相比，我们报告所提方法在计算时间上减少多达 23 倍，同时保持高精度。在实验中，我们使用所提控制器在 Delta 3D 打印机上不同位置打印的零件相较于使用单一位置 LTI 模型的基线方案表现出显著质量提升。通过打印过程中的加速度测量，我们还表明所提控制器的打印质量提升源于相较于基线控制器超过 20% 的振动降低。
引用
@article{arxiv.2209.06791,
title = {Vibration Compensation of Delta 3D Printer with Position-varying Dynamics using Filtered B-Splines},
author = {Nosakhare Edoimioya and Cheng-Hao Chou and Chinedum E. Okwudire},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.06791},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 10 figures, submitted to Int. Journal of Advanced Manufacturing Technology