[发明专利]永磁同步电主轴弱磁调速方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种永磁同步电主轴弱磁调速方法。

背景技术

现有数控加工中心所配置的高速电主轴单元，大多使用感应电机，但是，因感应电机功率因数不高、损耗严重，同时散发出大量热使轴承热变形，易导致加工精度低、加工稳定性不够，以此永磁同步电机得到广泛应用。

但是，在现有的永磁同步电机中，电主轴多使用传统的PI(Proportional Integral，比例和积分)控制方法进行调速，虽然这种调速方法控制简单，但控制器参数未知且不可调。具体，在控制过程中，电流环控制器直接根据指令电流和实际电流之际的误差进行调节，但会因初始控制力太大而出现超调，导致对信号跟踪效果不好；同时实际电流中夹杂很多噪声，会对加工精度造成很大影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种永磁同步电主轴弱磁调速方法，有效解决现有技术中永磁同步电主轴弱磁调速控制中参数不可调、信号跟踪效果不好以及噪声等的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种永磁同步电主轴弱磁调速方法，包括：

获取电主轴的实际转速，并计算实际转速与给定转速的差值；

判断所述实际转速与给定转速的差值是否大于预设阈值；若是，

将所述实际转速与给定转速的差值作为模糊控制器的给定值，得到电主轴的定子电流幅值；

根据电主轴的定子电流幅值进行弱磁控制，得到直轴定子电流和交轴定子电流；

分别使用跟踪微分器对直轴定子电流和交轴定子电流执行过渡过程；

获取直轴定子检测电流和交轴定子检测电流并分别进行低通滤波；

采用过渡后的直轴定子电流和直轴定子检测电流的差值、及过渡后的交轴定子电流和交轴定子检测电流的差值分别控制电流环控制器，实现对电主轴的调速。

进一步优选地，在步骤判断所述实际转速与给定转速的差值是否大于预设阈值中，当判断所述实际转速与给定转速的差值小于预设阈值，则，使用PI控制器进行调节。

进一步优选地，分别使用Levant微分器对直轴定子电流和交轴定子电流执行过渡过程。

进一步优选地，分别采用滑动均值滤波器对执行了过渡过程的直轴定子电流和交轴定子电流进行低通滤波。

在本发明提供的永磁同步电主轴弱磁调速方法中，当实际转速与给定转速的差值大于预设阈值时，将实际转速与给定转速的差值作为模糊控制器的给定值进行模糊控制，根据输入信号动态的调节控制参数(动态调节给定值)，实现电主轴的动态调速，解决现有永磁同步电主轴弱磁调速控制中参数不可调的技术问题，防止因传统PI调节积分饱和导致的系统性能差的问题；另外，跟踪微分器能为直轴定子电流和交轴定子电流安排过渡过程，有效解决系统“快速性”和“超调”之间的矛盾；再有，低通滤波器对直轴定子检测电流和交轴定子检测电流进行平滑处理以防止噪声对系统性能的影响。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明中永磁同步电主轴弱磁调速方法流程示意图；

图2为本发明中弱磁调速流程示意图；

图3为本发明中Levant微分器的运算流程图；

图4为本发明中滑动均值滤波器的运算流程图；

图5为本发明中永磁同步电主轴弱磁调速的系统示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。