Klipper固件相关分享计划 3.共振补偿、压力提前补偿

摘要： ...

 11. 共振补偿

这期有点长，涉及的点也比较多，时间也比较长，我这里把视频中疏漏的点列一下：

1.  如果之前没有做过共振补偿，也没有相关的了解，强烈建议先看推荐里面三文UP的视频，这样有一个基本的认识再来看这一期比较好；
2. 视频中可能对开环控制的描述容易引起大家的误解，这里明确一下：开环控制也是有效果的，实现成本往往低于闭环，只是在效果的保证上通常不及闭环，但并不是说没效果，毕竟在视频中如果呼吁大家“一键三连”肯定比不呼吁要获得更多的“一键三连”；
3. 闭环控制板在正确安装和配置之后自动可以实现对共振的补偿，不需要额外的任何操作，也不需要在配置文件中设置input_shaper;
4. 因为共振频率其实是很容易改变的，如果对打印机进行过改装或者变动，采用开环控制时，就需要重新测量新的频率，并在设置中进行相应的修改，而闭环控制自带传感器，自己可以校正，无需操作，相比之下省心不少。

5.只要是稍微高端点的设备，在设计阶段都是要用有限元分析进行仿真模拟的，至于打印机这种设备，应该没有厂家在设计阶段这么做吧

6. 在B站发传统的视频，UP在里面对观众说的话，都可以认为是一种开环控制，现在B站还有一种互动视频，可以认为是在莫种程度上实现了闭环控制

勘误：电机闭环控制不能替代共振补偿！！！共振补偿主要是针对框架本身导致的共振变形，闭环控制主要针对电机丢步问题，两个互不影响可以同时参与

确实是可以叠加使用。
共振补偿并不是仅针对框架，而是针对整个系统最终输出位置的偏差，在这里电机和框架都是这个系统的一部分。
在使用闭环控制板之后我已经无法通过测试模型观察到振动对打印质量的印象，所以我判断就常规打印机而言，这个因为振动而引发的最终位置偏差主要是电机的运动丢步导致的，框架本身的作用很小，已经没有必要再增加输入整形进行进一步优化，而且在不使用345的情况下已经不具备测量影响值的条件。
当然我不排除可能有的机器使用闭环板之后依然可以观察到振动对打印质量的印象，此时可以叠加使用输入整形。

“共振分析”是我顺着官方“共振补偿”这么顺下来的，通常应该叫“振动分析”吧，应该是要在模态分析的基础上给出合适的约束和激励。

 12. 压力提前补偿

本期补充说明：
1. 需要进行压力提前补偿的根源就是挤出机对耗材的挤出作用点与喷嘴的出料点有一段距离，所以在挤出速度的变化传递上，喷嘴出料口处的耗材与挤出机正在挤出的耗材存在时间差，而我们只能通过程序控制挤出机的工作来间接控制喷嘴的挤出；
2. 从这个原理上来说，远程挤出机应该远比近程挤出机需要这个参数，本人没有远程挤出机，如果有同学用远程挤出机进行开启/关闭压力提前补偿的对比实验的话，欢迎分享实验结果

耗材在管壁内弯曲变形的情况确实会导致对压力提前有更高的需求，但是从官方文档的说明上来看这应该并不是采用压力提前补偿的初衷
我的理解如下：
1. 料子在管壁内弯曲，可以看做是因送料管的内径与材料外径存在偏差，同时两者存在摩擦，是一种现实中不完美实验条件的表现，但是根据物体的固有特性，即便送料管内径与材料尺寸完美契合，同时忽略他们之间的摩擦，在这种假设的完美实验条件下，挤出机在与耗材接触处所施加的变速作用较耗材于喷嘴出口处产生的变速结果依然存在时间差；
2. 这个时间差导致的原因可以认为是耗材本身就是一种弹性体，官方文档采用了胡克定律和泊肃叶定律来建模，前者适用于从挤出机与耗材接触处至喷嘴中的熔融处以前，这一段的耗材呈固体，后者适用于喷嘴中熔融处之后至耗材离开喷嘴，这一段的耗材呈流体；
3. 耗材在送料管壁内的弯曲是发生在耗材固体状态的这一段的，所以我们可以用胡克定律来粗略类比，这种弯曲（包括耗材与送料管内壁的摩擦）相当于是变相放大了耗材的弹性模量，让最终喷嘴出口处耗材的速度变化值相较挤出机对耗材所作用的速度变化值的反应更加的“迟钝”；
4. 考虑到打印机滑车是个运动部件，送料管的形态时刻在变化之中，而耗材在其中的弯曲形态、与内壁的摩擦也应时刻处于变化之中，甚至可能是处于一种“永远无法重现”的变化状态之中，这将导致这种变相放大的“弹性模量”也处于一种不稳定的状态；
5. 从这个角度来说，如果采用一些“过于不合理”的组成方式，如：过大的送料管内径与耗材直径差，不足够光滑的送料管内壁或耗材外壁，过长的送料管等，会使挤出机对耗材的速度变化作用与耗材实际发生在喷嘴处的速度变化呈现一种“无相关性”，进而会导致官方所采用的基于线性模型所建立的压力提前补偿模型功能完全失效。

基于此，我认为官方原本给出的就是基于完美实验条件下的压力模型，对于现实中因料管所导致的这种不完美状态只是在一定范围内附带产生了效果