【摘要】：數控機床主軸驅動系統(tǒng),是機床的核心組件之一,其性能的優(yōu)劣對于數控機床的整體評價具有非常重要的意義。目前,主軸驅動系統(tǒng)正朝向高速、精密、智能以及復合等方向發(fā)展,在國民經濟建設中發(fā)揮著重要作用。異步電機以價格低廉、結構簡單、可靠性高、維護方便等諸多明顯優(yōu)點,在主軸驅動系統(tǒng)中的應用非常廣泛,現在絕大部分數控機床都使用異步電機配備矢量控制變頻器的交流主軸驅動系統(tǒng)。本文首先對異步電機矢量控制理論和PI調節(jié)器設計做了簡單分析;然后從實際應用角度出發(fā),針對轉子磁鏈觀測器模型設計、弱磁控制策略研究、轉速估計策略研究等關鍵技術進行了深入的理論分析和仿真實驗驗證。矢量控制的重點是要解決磁場定向問題,如果定向不準確,就會導致系統(tǒng)解耦不完全,引起系統(tǒng)動、靜態(tài)性能下降。傳統(tǒng)電壓、電流模型轉子磁鏈觀測器的準確性受電機參數的影響很大。為了解決上述問題,采用一種混合模型轉子磁鏈觀測器,并運用二階巴特沃斯高通濾波器對模型的參數進行了理論計算。仿真結果證明電機參數的改變對轉子磁鏈的影響較小,系統(tǒng)的穩(wěn)定性得以優(yōu)化。針對異步電機采用傳統(tǒng)弱磁方法不能實現最大轉矩輸出的缺點,采用了一種全速度范圍實現最大轉矩輸出的電流優(yōu)化分配控制策略。首先,充分考慮電壓和電流限制條件,得出了不同速段的理論最優(yōu)電流分配原則;然后依據電機實際的狀態(tài),采用一種適合于工程實現的電流優(yōu)化分配策略。仿真結果證明該方法可以實現全速度范圍內最大轉矩輸出,并且有較好的動態(tài)響應。轉速閉環(huán)控制,在高性能矢量控制中是必不可少的。無速度傳感器技術的關鍵是如何正確的獲取電機的速度,解決措施是利用易于檢測的電壓電流信號估算出速度。本文采用反電動勢法和滑模觀測器兩種方法進行轉速估計,仿真結果表明兩種方法都可以比較準確的估算出電機轉速,并且通過仿真對兩者的優(yōu)缺點進行了分析和對比。最后搭建了高性能矢量控制交流主軸驅動裝置的實驗平臺,在此實驗平臺上對所采用的控制策略的理論分析和仿真研究進行了實驗驗證。實驗結果證明本文采取的控制策略可以很好地解決高性能矢量控制交流主軸驅動裝置的部分關鍵技術,能夠明顯的改善主軸驅動系統(tǒng)的性能。
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG659

【參考文獻】

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5 楊s，

本文編號：2564598