在当今智能制造概念兴起、三维打印技术逐渐普及的时代背景下,三维打印的成型品质等技术指标越来越受到使用者的重视。本课题以熔融沉积成型（Fused Deposition Modelling,FDM）三维打印机为研究对象,针对FDM成型技术的表面成型尺寸精度、粗糙度、效率等方面尚存在的缺陷,以打印机内部控制系统的核心控制算法为立足点,着手进行研究与改进。首先,针对FDM型三维打印机的打印工作流程,本文讨论并阐述了打印机控制系统的功能需求。进一步地,根据控制系统与硬件外设的交互过程,本文提炼、分析控制系统内置算法中的核心方法,讨论各方法的改进意义与可行性。其次,针对FDM型三维打印机所使用的路径速度规划模型存在加速度跃变、易产生冲击振动的缺陷,本文引入一种五段式S型速度曲线模型来规划速度的变化,该模型在避免加速度突变的前提下,在一定程度上维持了计算的简洁性。针对S型曲线模型的数学规律,本文提出了一种基于位置（位置最优）的G代码路径段速度规划策略,并在此基础上提出多路径段的速度统筹前瞻方法,在确保过渡速度平滑的前提下,提升了路径执行效率。之后,基于S型曲线路径速度规划方法进行了仿真规划实验,实验结果表明在S型曲线规划下步进电机启动阶段的速度变化较为平缓,相关仿真也证明了速度前瞻算法的应用对路径生成效率的影响。再次,针对FDM型三维打印机的喷头路径插补算法存在的判定效率较低的问题,本文使用一种可预测计算单行插补点数量的改进型Bresenham算法作为喷头在平面内匀速运行时的直线插补方法。针对喷头路径所处平面的不同,提出了结合使用主轴降维型Bresenham算法和改进型Bresenham算法的直线插补生成策略,分析了路径执行程序应用上述结合插补方法在微控制器定时器中断中的实现流程。之后,应用仿真实验与在线监测结合的方法检测Bresenham算法的效率优势,并针对效果进行对比讨论。然后,针对FDM型三维打印机使用的温度控制算法存在的超调量较大、进入稳态时间较长的缺陷,本文基于Astrom-Hagglund继电反馈型试验环节,应用Ziegler-Nichols参数整定公式对温度控制PID方法的系数进行离线初值整定,并进一步引入模糊控制理论对PID方法的参数进行自适应在线整定,获取了性能良好的响应曲线,使得加热温度超调量降低。之后,通过simulink仿真实验验证了模糊PID控制器对打印喷头加热过程中温度超调量的降低效果。最后,本文通过修改设计后的控制系统主板,在实验平台应用上述的改进控制算法,对几种改进方案的效果进行验证。实验结果表明,改进的喷头路径速度规划方法减轻了柔性冲击带来的振动,提高了模型成型的表面质量。同时,引入模糊控制理论的PID温度控制算法降低了信号的超调量,避免了打印材料因高温造成的不良影响。