永磁同步电机控制策略研究及数控机床伺服系统优化

发布时间：2017-02-18 16:08

  本文关键词：永磁同步电机控制策略研究及仿真，由笔耕文化传播整理发布。

《电子科技大学》 2012年

永磁同步电机控制策略研究及数控机床伺服系统优化

郝康琦  

【摘要】：伺服系统作为数控机床的一个重要组成部分，其性能直接决定了机床加工性能的优劣。永磁同步电机伺服系统是目前数控机床普遍采用的高性能进给伺服系统，其核心部分是伺服驱动器所实现对电机速度和转矩（电流）的控制，且转矩控制更关键。为了能够深入了解和掌握机床伺服驱动方法，也为给研究直接驱动方式的永磁直线电机和力矩电机等的控制提供方法论依据，本文首先对目前采用的永磁同步电机伺服驱动系统的控制策略和方法进行了研究。在建立永磁同步电机动态数学模型的基础上，详细介绍和分析了目前普遍使用的矢量控制的伺服控制方法原理和特点，，并对id=0控制方式进行了Matlab仿真建模分析，验证了这种控制策略的有效性。 基于直接转矩控制的成熟伺服产品所见不多，这种控制策略是目前电机控制领域众多学者研究的热点之一。本文在对直接转矩控制原理深入分析的基础上，对这种方法进行了研究。根据这种控制存在的转矩波动大、逆变器开关频率不恒定等问题，提出采用零矢量和空间矢量调制（SVM）进行改进。针对预测磁链的SVM-DTC方法，认为该方法中计算磁链位置角变化量时不考虑转子旋转和考虑转子旋转两种情况下引起的转矩角变化量可能对系统性能造成影响，并针对这几种控制方式分别构建Matlab/Simulink永磁同步电机直接转矩控制调速系统模型。仿真实验验证了这些控制方法在减小转矩脉动上的显著作用，并表明SVM-DTC中考虑转子转角变化比不考虑转子转角变化的预测磁链模型控制更加准确。 在国内数控机床应用的伺服产品大多依赖进口的背景下，本文在前面研究的基础上探讨了提高机床进给伺服系统性能的伺服驱动优化方法。立足于某卧式加工中心，针对数控机床进给伺服系统采用的FANUC驱动控制系统，采用实验方法，利用FANUC伺服系统参数优化调整软件Servo-Guide和机床循圆误差测量器件球杆仪Ball Bar，测量速度环、位置环重要伺服参数调整后的机床性能变化，分析总结出了部分伺服参数优化的一般方式方法，为机床厂实际的伺服优化工作提供可行的依据。

【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG659
【目录】：

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