交流主轴驱动系统研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要数控技术是现代机床装备制造业的核心，是制造自动化的关键技术。开发高性能的交流主轴驱动系统，完善国产数控系统的成套技术，以降低成本，提高国产数控产品的竞争能力，具有重要的现实意义。本文以异步电动机为控制对象，重点研究了基于间接磁场定向控制理论的全数字交流主轴驱动系统，从控制系统的仿真模型、实验平台、软件设计三个方面对交流主轴驱动系统进行了深入的研究。首先，文章在研究异步电动机间接转子磁场定向理论的基础上，分析了磁场定向控制实现中的关键问题，针对提升电机在弱磁区域的转矩输出能力和动态特性，研究了一种改进的弱磁控制方法。用Matlab/Simulink仿

2、真软件搭建了磁场定向控制系统的仿真模型，并对改进的弱磁控制方法进行验证。然后介绍了基于高性能电机控制专用数字信号处理器ADMC401和智能功率模块PM50RLA120的全数字交流主轴驱动系统的硬件平台，分析了系统的硬件体系结构和主要功能模块的电路实现；划分了软件的实时控制任务和非实时控制任务，分别采用中断驱动和周期调用的方式处理相应的控制任务，并给出了主程序和中断程序的设计流程及系统主要功能单元的算法实现流程。最后，对系统的仿真结果和实验结果进行了分析和总结，并对下一步的研究工作提出了建议。关键词：间接转子磁场定向异步电动机交流主轴驱动弱磁数字信号处理器I华中科技大学硕士学位

3、论文AbstractNumericalControl(NC)technologyisthebrainofmodernmachineandequipmentmanufacturing.Atthesametime,itisalsoakeytechnologyinmanufacturingautomation.AsamainpartofNCsystem,developinghigh-performancespindledrivesystemhasgreatpracticalsignificancewhichwillimprovethecompetitivenessofhomemad

4、eNCproducts.Basedonindirectfield-orientedcontrol(IFOC)theory,thethesismainlyfocusesonthestudyofdigitalacspindledriversystem,usingasynchronousmotorasactuatingmotor.Thesystemsimulationmodel,experimentalplatform,andsoftwaredesignarestudiedasthethreemainpartsoftheresearch.Firstly,thebasisofindi

5、rectfield-orientedcontroltheoryisreviewed,andthenthekeyissuesofIFOCrealizationareanalyzed.Aimingatupgradingtheelectricaloutputtorqueanddynamiccharacteristicsinthefieldweakeningregion,animprovedfieldweakeningmethodisstudied.Basedontheoryanalysis,thecontrolsystemsimulationmodelisset-upusingMa

6、tlab/Simulink，andtheimprovedfieldweakeningcontrolmethodisverified.Afterthat,thehardwareplatform,whichbasedonthehighperformancemotorcontrollerADMC401,isdesigned.Thehardwarearchitectureisdescribedandthemaincircuitmodulesareshowedoff;TheDSPsoftwaretaskisscheduledasnon-real-timecontroltasksbase

7、doncycliccallingmodeandreal-timecontroltasksdrivenbyinterruptmode.Themainprogramincludinginterruptproceduresandthealgorithmflowprocessesofmainfunctionmodulesarepresented.Finally,thesystemsimulationresultsandexperimentalresultsareanalyzedtoverifythedesign