高速电主轴直接转矩控制系统的建模与仿真

目的为了提高高速电主轴的静动态特性,实现高速电主轴的宽调速范围.方法采用高性能的直接转矩控制对异步高速电主轴进行控制和驱动,在掌握电主轴和直接转矩控制基本工作原理的基础上,利用MATLAB/Simulink模块库中提供的各种基本模块搭建各个子系统.并利用SIMULINK中的子系统封装技术把各子系统封装成各个模块,连接各个模块构成完整的高速电主轴直接转矩控制系统模型,并进行仿真实验.结果建立了高速电主轴直接转矩控制系统仿真模型,完成了仿真系统调节器及其参数设计,对系统的恒定负载和负载变化两种情况进行了仿真研究.结论仿真结果表明,将直接转矩控制方法应用于电主轴驱动控制系统是可行的,适应高速数控机床驱动控制系统的动态响应要求.     

基于PMAC下异型截面高速精密磨削控制系统

目的 使驱动砂轮工作的横纵向进给机构在磨削过程中快速响应控制系统并能够准确定位,获得精密的砂轮运动轨迹,保证零件的加工精度.实现非圆磨削中砂轮主轴的恒速切削.方法 设计了一套基于可编程多轴运动控制器(PMAC)的自动控制系统,利用PMAC的定位误差补偿功能实现对进给直线电机的控制,同时通过砂轮主轴的直接转矩控制方法来满足异型截面磨削加工的要求.结果 使伺服机构获得高的动态性能以及准确的定位精度.同时提高了高速电主轴的动态响应速度,达到宽调速范围以及实现工件主轴的准位、准速.结论 利用PMAC的误差补偿功能可以实现定位误差的软件补偿,避免了对机床硬件设备的改造,有效地提高直线电动机的定位精度.高速电主轴的直接转矩控制系统能够较好地对高速电主轴进行转速、转矩控制.     

基于全阶磁链观测器下电主轴直接转矩控制系统的仿真

目的研究电主轴全速范围内直接转矩控制系统的性能,提高电主轴定子磁链观测精度．方法在定子静止坐标系下电主轴数学模型的基础上,采用定子全阶磁链观测器观测定子磁链,建立电主轴直接转矩控制系统．对电主轴状态值和测量值之间偏差进行反馈校正,并把反馈校正项与估计磁链的电主轴数学模型结合起来,建立含有闭环状态估计的误差补偿器的全阶磁链观测器;利用Matlab／Simulink构建全阶磁链观测器,对构建的模型进行仿真,得到定子磁链的仿真波形．结果全阶磁链观测器下直接转矩控制系统取得了比较优异的特性曲线。对于转速和转矩控制具有较高的控制精度．结论全阶磁链观测器在电主轴直接转矩控制系统中动态性能反映良好,采用极点配置方法确定的全阶磁链观测器模型有效地减少了运行过程中温度、频率和磁路等因素所造成的影响．     

基于改进滞环控制的永磁同步电机直接转矩仿真研究

近年来,永磁同步电机的控制策略越来越成熟,永磁同步电机直接转矩控制已成为各种交流调速方法中研究最多、应用前景最广的交流调速方法之一。为研究高性能的永磁同步电机控制系统,优化直接转矩在永磁同步电机上的应用。根据永磁同步电机的数学模型,深入分析直接转矩控制方法的原理,在MATLAB/Simulink平台上搭建永磁同步电机直接转矩仿真模型,结果表明,该直接转矩系统转矩响应快,具有良好的动态性能,给直接转矩控制的永磁同步电机实际应用提供了理论依据和仿真参考。     

永磁同步电动机直接转矩控制系统仿真

以永磁同步直线电动机为例，详细介绍了永磁同步直线电动机数学模型并建立了直接转矩控制系统框图，在此基础上对系统关键环节进行了详细的分析，并将模糊控制理论应用于系统中，通过采用模糊控制器来修正传统直接转矩控制中的转矩调节器和磁链调节器，以进一步提高系统的动态性能、稳态性能和鲁棒性，实现转矩的快速调节.并采用MATLAB/SIMULINK对模型进行仿真，仿真结果表明了此模型的正确性，表明了基于模糊控制的直接转矩控制策略具有优良的控制性能.     

异步电动机的单片微机直接转矩控制系统

阐述了单片微机实现交流电机调速直接转矩控制D、S、C系统的原理及磁链、转矩控制规律,建立了D、S、C系统的异步电机在A、B、C三相坐标系及二相坐标系α、β、0系中的数学模型以及利用单片微机实现磁链、转矩双环控制的硬件、软件结构。在软件设计中,采用简单的逻辑运算,使逆变器的开关频率及开关损耗降至最低。同时提高系统运行的可靠性,对系统的保护采取了有效的措施。这种系统是目前出现的各种交流调速方法中最为简单、控制灵活方便的高动态变频调速系统。     

基于二阶滑模的永磁同步电机直接转矩控制研究

为解决传统直接转矩控制系统中存在的定子磁链与电磁转矩波动较大问题,提出了一种基于滑模变结构的控制方案。利用SVPWM空间电压矢量脉冲宽度调制代替滞环控制以及开关表,用转矩与磁链的二阶滑模控制器取代传统PI调节器,加强了转矩和磁链的控制精度,抑制其抖振。用滑模观测器代替传感器,提高了调速系统的控制性能和抗干扰能力。Matlab仿真实验结果表明：改进后的控制系统可以有效地降低磁链和转矩脉动,改善其静态、动态性能及系统的鲁棒性。     

永磁同步电机无磁链环直接转矩控制

从永磁同步电机结构特点出发,分析了传统直接转矩控制定子磁链和转矩双闭环控制结构下的不解耦特性,指出传统双环控制结构并不是转矩控制的最佳结构,提出一种永磁同步电机无磁链闭环直接转矩控制方法.无磁链环直接转矩控制方法直接以转矩为优先控制目标,不再考虑控制定子磁链幅值恒定的要求,以实现对永磁同步电机转矩既快又准确的控制,简化了永磁同步电机的控制结构,实验验证了该方法的正确性和可行性.     

异步电动机直接转矩控制的仿真分析

描述了异步电动机直接转矩控制系统(DTC)的基本工作原理与系统主要组成部分。在静止(α-β)坐标系下分别采用了异步电动机的转矩与磁链观测模型。考虑低速时定子电阻压降对定子磁链的影响,低速时采用圆形磁链控制,高速时采用六边形磁链控制,并在Matlab 6.5/Simulink 5.0中建立了直接转矩控制调速系统的仿真模型。仿真结果验证了该模型的有效性与控制系统的正确性。     

高速电主轴单元的振动性能研究

目的高速电主轴单元是实现高速、超高速磨削加工的关键技术之一．主要研究应用陶瓷轴承对电主轴动态性能的影响．方法采用“外点惩罚函数法”与“凑整解法”相结合的算法进行了陶瓷球轴承优化设计，并对电主轴进行了静、动态性能实验研究．结果探讨了陶瓷轴承电主轴单元结构布局形式的选择，分析了高速电主轴的振动性能．结论研究表明，应用陶瓷轴承作为主轴支承，电主轴单元振动小、温升低、运转精度高，有效提升电主轴功率和极限转速，适应高速、高效磨削加工的要求．     

高速卧式加工中心电主轴动态特性研究

电主轴的动态特性在很大程度上决定数控机床的加工精度和生产效率。为克服传统方法在预测主轴/轴承单元设计合理性方面的弱点,本文借助ANSYS软件对某高速卧式加工中心的电主轴进行动力学特性研究。结果表明:该电主轴的设计转速远低于其低阶模态固有频率659.90 Hz所对应的临界转速,因此能够有效避免共振;如果主轴系统因受到周期性激振力作用而产生共振,则轴承3支撑处的应力强度最大,容易出现因振动烈度过大而导致轴承工作精度丧失甚至损坏失效。     

一种高速电主轴动力学实验中非接触加载方法

设计了一种高速电主轴非接触电磁加载装置．该装置主要由直流电磁铁、整流电路、三电平PWM开关功率放大器及加载盘组成．直流电磁铁产生的磁场与加载盘相互作用,在加载盘上形成稳定、可调节的电磁加载力,实现非接触加栽．该方法不仅可用于高速电主轴动力学分析实验中扭矩的加载,还可实现径向力加载,解决了高速电主轴难以实现扭矩加载及不能实现径向力加载问题．     

SVPWM技术在PCB雕刻机电主轴调速中的应用

在介绍电压空间矢量PWM原理的基础上,给出PCB雕刻机电主轴变频调速系统的结构,用TI公司的TMS320F2812数字信号处理器实现了空间电压矢量PWM变频调速算法,并将其应用于PCB板雕刻机电主轴变频调速系统中.实验结果表明,基于数字信号处理器的空间电压矢量PWM技术非常适合高速电主轴的调速控制,算法易于实现,系统运行稳定可靠.     

永磁同步电机定子磁链十二区间直接转矩控制

传统的直接转矩控制以其简单的结构和对转矩的直接控制为人们所知,然而,它仍存在一些不足,如转矩脉动比较大,并且低速范围运行时,速度响应不够平滑。在传统六区间圆形定子磁链(6个点压工作矢量)直接转矩控制基础之上,本文提出了十二分区控制方案(12个电压控制矢量),并制定了相应的开关原则。用Matlab/Simulink对永磁同步电机速度控制系统进行仿真对比实验。结果显示,十二分区方案在动态性能方面,特别是在低速区,要明显优于六分区方案。     

基于直接转矩控制的双馈感应电机速度及无功控制

基于直接转矩控制原理,给出了双馈感应电机一个新的转子速度与定子侧无功控制策略。通过适当选择转子侧电压矢量,即可通过转矩内环和转子磁链幅值内环达到速度与无功控制。所研究的系统当其用于拖动场合可提高用户端功率因数,用于风力发电场合在进行最大风能跟踪的同时可参与电网无功调节。对一个由15 kW双馈感应电机构成的系统进行了仿真实验,结果显现本策略在速度与无功指令值及定、转子电阻变化时所具有的有效性和鲁棒性。     

高速电主轴单元的热态特性分析

由于电主轴系统高速运转时,产生大量的热,并导致热变形,本文基于ANSYS对高速电主轴单元的热态特性进行分析。文中采用有限元法对高速电主轴系统模型进行建模,并计算了电主轴系统的发热量及各部位热对流,通过ANSYS进行分析,得到了高速电主轴单元的温度分布、主轴端部的轴向和径向偏移量及位移图。从热态性能中可以分析得出热感应预载荷,并计算得出相应的强度和临界速度。同时研究发现,为了获得更多的预载荷,应该考虑热感应预载荷的影响。     

机床主轴内置式双面在线动平衡装置及系统

基于盘式在线动平衡装置原理,提出一种液压驱动平衡盘与主轴分离,摩擦力矩实现差速并稳定的内置式双面在线动平衡装置设计方案.给出信号采集、信号分析与控制系统、液压系统等相关技术的实现方案.通过实例证明了该方法的有效性.     

加工中心电主轴复合“转子—轴承”系统动态特性研究

针对加工中心电主轴的结构特点和装配流程,研究了复合"转子—轴承"系统在约束边界下的动态特性和测试技术,并基于主轴端原点传递函数对比分析了有限元分析结果与约束模态测试结果。结果表明:所建立的分析模型和测试平台方法可行,能准确反映主轴在联机后的动态特性;分析模型和实验所测转子一弯、转子二弯分别对应的固有频率吻合程度较高,误差为0.57%左右;分析模型和实验所测主轴端原点传函曲线走势基本一致,吻合度高。建立的模型和测试平台能有效预测加工中心电主轴在与机床联机后的动态特性,为该系列电主轴的进一步智能优化设计和系统振动故障分析诊断与预报提供依据。     

直线电动机伺服进给系统性能实验研究

直线电动机作为高速数控机床直接伺服进给系统驱动方式,得到广泛应用．设计了基于PMAC的直线电动机伺服进给驱动单元．该伺服进给机构将直线电动机、高速电主轴、直线光栅尺、LUGE动板以及其它附件集成在一起,实现了数控磨床横向工作台和砂轮主轴系统的”零传动”．研究了直线电动机的双闭环控制技术和定位精度等问题．通过对动板有限元分析表明,电主轴压力产生的垂直变形量不会对系统运行精度产生影响;实验研究了电主轴振动和直线电动机伺服刚度对定位精度的影响,探讨了PMAC的误差补偿功能．表明该系统具有良好的动态性能以及定位精度．