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无速度传感器矢量控制下高速电主轴动态性能分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH13[机械工程—机械制造及自动化] TM921[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400044
  • 相关基金:国家自然科学基金(50675233)和重庆市重大科技攻关(2006AA3010)资助项目.
中文摘要:

为了研究高速电主轴的控制精度与主轴机械参数之间的动态关系,根据法拉第电磁感应定律建立高速电主轴的动态数学模型,并利用无速度传感器矢量控制逆变调速原理,将该模型的定子电流分解为励磁电流和转矩电流两个分量,组成两个独立的一阶线性子系统——磁链子系统和转矩子系统,实现励磁磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。试验结果表明,在无速度传感器矢量控制下,高速电主轴的励磁磁链受励磁电流的控制,且不受主轴负载和转速高低的影响,始终保持恒定;转矩电流控制高速电主轴的电磁转矩,与负载呈线性关系。有效控制励磁电流和转矩电流两个独立变量,不仅可以保证高速电主轴在负载状态下转差率小、转矩输出稳定性高的特点,而且当高速电主轴受到瞬间外力冲击时,其快速的转矩响应能力、动态速度跟随精度和抗挠动性等动态特性参数都可以通过控制励磁电流和转矩电流的精度实现。

英文摘要:

To study the dynamic relationship between the control precision and mechanical parameters of high speed motorized spindle, a dynamic mathematical model is established on the basis of Faraday law of electromagnetic induction. According to the inverter speed principle of speed sensor-less vector control, the stator current of this modelis decomposed into excitation current and torque current. Those currents formed two independent first-order linear subsystems-magnetic chain subsystem and electromagnetic torque subsystem, so as to realize the global asymptotic tracking of excitation flux and electromagnetic torque on their reference signals. Test results show that, under the speed sensor-less vector control, excitation flux is determined by the excitation current of the high speed motorized spindle; it keeps constant and has nothing to do with both spindle load and speed; the torque current controls the electromagnetic torque of the spindle, showing a linear relationship with load. At the same time, effective control of excitation current and torque current can guarantee the small slip ratio and high stability of torque output. Also when high speed motorized spindle is impacted by an instant external force, the dynamic characteristic parameters such as rapid response capability of the torque, dynamic speed accuracy to follow, and anti-torsion mobility, can be realized by controlling the precision of the excitation current and torque current.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603