基于熔融沉积技术的3D打印机作为一种新型的技术与设备,在社会中已经得到广泛的认可和关注。由于国内的FDM(Fused Deposition Modeling)3D打印机起步晚,电机控制算法和控制电路稳定性方面仍然具有很大的提升空间。因此,本课题以改善性能、提高稳定性为出发点,提出了一种FDM 3D打印机的电机控制系统优化设计方案。本文基于模块化和分层的设计思想,确定了硬件平台和软件控制系统的整体设计方案,并通过系统功能需求分析,设计了以Cortex-M4微控制器为核心的硬件电路平台和基于实时操作系统RT-Thread的软件控制系统。硬件电路方面不仅完成了各个功能模块的芯片选型和电路设计,而且完成了PCB电路板的绘制和焊接工作。为提高系统运行的稳定性并避免电路之间的相互干扰,系统硬件平台采用了模块化电路设计,并对电源模块进行了优化设计。本文以实时操作系统RT-Thread的移植为基础,研究分析了软件控制系统的整体运作流程,并完成了数据存储功能、人机交互功能、串口通信与调试功能、步进电机驱动控制功能的软件实现。为了能够进一步提高系统的打印性能和稳定性,本文在步进电机驱动控制系统中,实现了S形加减速控制算法和Bresenham直线插补算法的融合应用。在实现基本功能的基础上,本文完成了硬件电路性能和软件系统运行结果的测试分析,并通过简单模型的多组打印测试和复杂模型的长时间打印测试对系统的性能和稳定性进行了验证。分析结果表明不仅FDM 3D打印机的打印性能得到了改善,而且系统运行的稳定性也得到了很大提高。