数控机床主轴矢量控制策略研究.pdf

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1、2010年2月机床与液压Feb．2010第38卷第3期MACHINET0OL&HYDRAULICSV01．38No．3DoI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．03．014数控机床主轴矢量控制策略研究石秀敏，戴怡，刘朝华(天津工程师范学院机械工程系，天津300222)摘要：根据交流电机矢量控制理论，结合某加工中心主轴交流伺服系统，给出考虑异步电机参数变化的伺服系统控制框图；通过MATLAB／Simulink对该控制系统进行了仿真验证，结果表明由于电机参数特别是电阻的改变，伺服控制系统性能变差；最后提出改进系统响应快速性的控制方案。关键词：矢量控制；数控机

2、床；参数；感应电机中图分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)3—044—2StudyonVectorControlStrategyofSpindleofNumericalControlMachineToolsSHIXiumin．DAIYi．UUZhaohua(DepartmentofMechanicalEn~neefing，TianjinUniversityofTechnologyandEducation，Tianjin31XP_22，China)Abstract：Vectorcontroltheorywasstudied．Takingthesp

3、indleACservosystemofamachiningcentreasexample，controlframediagramsbasedonparameterschangeofasynchronousmotorwerededuced．ThesimulationofthecontrolsystemWasmadebyMatlab／Simulink．Thesimulationresultsindicatethechangeofmotorparameters，especiallythechangeofresistance，makesthecon-trolperformancewor

4、se．Controlstrategytoimproveresponsevelocityofsystemwasgiven．Keywords：Vectorcontrol；Numericalcontrolmachinetools；Parameter；Inductionmotor数控机床已广泛应用于现代制造业中。作为数控转变换后等效的二相变量即为直流量。在此基础上，机床的关键部件，主轴传动系统直接影响机床的加工如果再将二相同步旋转坐标系按转子磁场定向，即采精度，决定其效率和生产率。目前，数控机床主轴主用、坐标系一转子总磁链矢量的方向为轴，要采用以感应式异步电动机为基础的控制系统，而且逆时

5、针旋转9O。与，垂直的方向为轴，则异步电大都采用矢量控制技术。异步电机等效电路的参数在动机数学模型中多变量之间部分得到解耦，此时的电实际运行中并不是恒定不变的，它将随运行条件变压方程为化，特别是电阻，从而使矢量控制性能遭到破坏。+p。一∞1LpL一∞lL研究电动机数学模型，给出磁场定向矢量控制传LR。+pL∞lLpLl。递函数，并分析考虑参数变化影响的矢量控制框图，pL0+pL0分析参数变化对加工中心主轴伺服控制系统动态特性L0L．R．．22儿的影响，并通过仿真进行比较，并给出控制策略。1电动机数学模型(1)1．1磁场定向矢量控制⋯式中：R、分别为定子绕组和转子绕组的电阻；矢量控

6、制的基本概念及矢量变换规律表明，三相为二相坐标系中同轴等效定子与转子绕组间的互感；交流电动机模型可以等效成类似直流电动机的模型，这样就可以模仿直流电动机去控制交流电动机。为二相坐标系中等效二相定子绕组自感；异步电动机定子三相绕组和转子三相绕组经过，为二相坐标系中等效二相转子绕组自感；3S／2S变换可以变换成等效的静止坐标系上的二相绕P为微分算子；组。等效二相绕组由于两轴互相垂直，它们之间没有∞．为同步角速度；互感的耦合关系。静止坐标系上的两相模型再经过旋为转差角频率。转变换后，就变成二相同步旋转坐标系上的模型，如由于轴与矢量重合，轴与矢量垂直，果原来三项坐标变量是正弦函数，则经过

7、3S／2S及旋所以收稿日期：2009—02—11基金项目：天津工程师范学院校级课题(KJ2006-009)；劳动部项目(LB2005-02)；天津市教委科研项目(20071107)作者简介：石秀敏，讲师，研究方向为运动控制、数控机床故障诊断与维修。电话：022—28119031，E—mail：Sxmzzy123@163．eom。第3期石秀敏等：数控机床主轴矢量控制策略研究·45·==0，写成电流表达式为，=P，(5)=I=Lmi+Li^frr(2)，：l=Lmir，+Lri=0(