基于混杂系统理论的热泡式喷墨的建模与分析

摘要

本文研究了热泡式打印的混杂建模与仿真方法。首先通过一维热传导公式，温度—压强关系式和能量、物质转换关系建立了喷墨过程的数值模型，其中一维热传导公式用于描述气泡和周围液体之间的能量交换以及气—液交界层的温度分布，温度—压强关系式和能量转换关系用于描述气泡的增长和破裂过程。该模型从连续变量动态系统的角度描述了一次墨滴喷射的过程。其次，论文介绍了混杂系统基本理论，并讨论了现有的混杂系统建模方法，比较了各自的优缺点和适用性，在此基础上，分析喷墨系统的混杂特性，提出喷墨过程的混杂Petri网(HPN)建模思路，研究Matlab环境下，利用Simulink与Stateflow相结合对HPN进行仿真的方法。最后，采用上述模型，对热泡式喷墨过程进行仿真，分析了气泡产生的初始温度、初始压强与控制电压、液体黏度、喷嘴结构的关系，为高性能喷墨头的设计和打印驱动电路的设计提供理论依据。

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第一章绪论

1.1喷墨打印机发展状况概述

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

第二章热泡式喷墨的原理及其数学模型

2.1喷墨打印原理

2.2热泡式喷墨头的结构及其工作原理

2.3热泡式喷墨的原理及其数学模型

2.3.1热传导

2.3.2墨滴的形成

2.3.3墨水流动中的能量转换

2.4本章小结

第三章混杂系统及其模型

3.1混杂系统的定义与特点

3.2混杂系统建模

3.2.1层次结构模型

3.2.2自动机模型

3.2.3混合逻辑动态模型

3.2.4混杂Petri网模型

3.3喷墨系统混杂特性分析

3.4本章小结

第四章混杂Petri网及其仿真分析方法

4.1 Petri网基础理论

4.2混杂Petri网的基本理论

4.2.1混杂Petri网的基本定义

4.2.2混杂Petri网的基本性质

4.2.3混杂Petri网建模应用举例

4.3基于Matlab环境的HPN仿真方法

4.3.1仿真方法

4.3.2仿真实例

4.4本章小结

第五章热泡式喷墨系统HPN建模及仿真

5.1热泡式打印机工作流程

5.2建模实现

5.3仿真研究

5.3.1仿真结果

5.3.2结果分析

5.4本章小结

第六章总结与展望

致谢

参考文献