基于WOA的低温3D打印系统模糊PID温度控制策略研究

摘要

低温3D打印技术在组织修复中应用广泛，相较传统常温3D打印技术，打印的支架有成型精度高、结构稳定、孔隙率高的优点.但目前低温3D打印以成型平台制冷为主，针对大尺寸的凝胶类生物材料成型仍存在困难.设计了一种基于鲸鱼优先算法(whale optimization algorithm, WOA)的低温3D打印系统模糊PID温度控制策略，可以实现整个打印腔室内低温环境稳定可控.首先，建立了半导体制冷器温度控制系统的模型.然后，利用MATLAB/Simulink对传统PID、模糊PID、以及基于WOA的模糊PID方法控温性能进行仿真，相较传统及模糊PID控制，基于WOA的模糊PID控制器相较传统PID控制器，上升时间缩短了22 s,调节时间缩短了249 s,超调量减小了4.1%.最后，搭建基于WOA的模糊PID温度控制策略的低温3D打印系统，完成常温与低温打印对比实验.实验结果表明，低温3D打印系统打印的水凝胶支架成型精度高且结构稳定，有良好的多孔微观结构，有利于组织修复与再生.

关键词

低温3D打印 / 鲸鱼优先算法 / 水凝胶支架 / 多孔微观结构 / 生物修复