2012
年
1
1
月
第
28
卷第
6
期
沈阳建筑大学学报(自然科学版)
Joumal
of
Shenyang
Jianzhu
University
(Natural
Science)
文章编号
:2095
-1922(2012)06 -1114
-07
Nov.
2012
Vol.
28
, No.6
基于转差频率控制下高速电主轴建模与矢量
控制器的设计与仿真
张
坷，刘志学，张丽秀，须
颖，吴玉厚
(沈阳建筑大学交通与机械工程学院，辽宁沈阳
110168
)
摘
要:目的提高高速电主轴运行时的稳定性和可靠性.方法建立了高速电主轴的仿真模
型，基予特差频率控制和失量控制的基本原理，设计了基于转差频率控制的矢量控制器，并利
用
MA
TLAB/Simulink
进行仿真.结果仿真时，给定速度为
3
000
r/min
，给定转子磁链值
0.128
Wb，并在1.
5s
时施加
3
N.m
的负载转矩，仿真结果表明，该控制器可在
1
s
内使电主
轴平滑、稳定、精确地升至给定转速，即使负载转矩施加以后，输出转速依然精确和稳定地保持
在
3000
r/min
，在此控制系统下，电主轴定子磁链轨迹近似为圆形，在一定程度上可减少电
压、电流中的谐波，从而减少高速电主轴运行过程中的振动和发热.结论通过仿真验证，将此
控制器用于电主轴驱动控制系统是可行的，可满足加工过程对电主轴调速的快速响应要求，并
通过此仿真验证了所建立电主轴模型的有效性，解决了电主轴在控制系统中的建模问题.
关键词:电主轴;转差频率;矢量控制;建模;仿真验证
中图分类号
:TH13
;TM921
文献标志码
:A
Modeling of High-Speed Motorized Spindle and Design and Simulation
Research of Vector Controller ßased on Slip Frequency Control
ZHANG Ke , LIU Zhixue , ZHANG Lixiu ,
XU
Ying , WU Ytihou
(School
of
Traffic
and
Mechanical
Engineering
,
Shenyang
Jianzhu
University
,
Shenyang
,
China
,
110168
)
Abstract
:
In
order to improve the stability and reliability
of
motorized spindle when it is running , the simula-
tion model
of
high-speed motorized spindle is
bu
i1
t , and slip
f
自
quency
vector controller is designed based on
the basic principles
of
the slip 企
equency
control and vector control , and then simulation studies is done
through MATLAB/Simulink. The given speed is
3000
r/min
, the value
of
given rotor flux is
O.
128
Wb,
and
then the load torque
whosevalue
is 3
N.
m is applied when the time is
1.
5
s.
The simulation
l'
esults show
也
at
也
e
controller can use less than 1 s to make the speed
of
motorized spindle rise to the given speed
smoo
th1
y , steadily and accurately , and stator
flux
住得
ect
。可
of
motorized spindle is approximately circular, sö
the motorized spindle can have less harmonic in voltage and current
, thereby it can reduce the vibration and
heat when motorized spindle is running. This controller for motorized spindle drive control system is feasible
to satisfy the rapid responding requirements
of
speed control
of
motorized spindle using for processing , and
the effectiveness
of
the motorized spindle model establishçd
in
也
is
simulation has been verified. The problem
of
motorized spindle in the control system modeling is solved through this simulation verification.
Key
words:
motorized spindle; slip frequency; vector control; modeling ; siû
1U
lation verification
收稿日期
:2012
-05
-21
基金项目:国家自然科学基金项目
(50975182)
;教育部创新团队计划项目
(IRT1160)
;辽宁省科技攻关计划项目
(2011220012)
;辽宁省自然科学基金项目
(20102186)
作者简介:张坷
(1969
一)
，男，教授，博士，主要从事数控机床主轴系统和精密测量与控制等方面研究.
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