高速数控机床电主轴控制技术PDF电子书下载

第1章 电主轴工作原理 1

1.1电主轴概述 1

1.1.1电主轴分类 1

1.1.2电主轴结构 3

1.1.3电主轴电机工作原理 5

1.1.4电主轴技术参数 9

1.1.5电主轴技术发展趋势 11

1.2电主轴关键技术 12

1.2.1高速电主轴轴承技术 13

1.2.2电主轴电动机及控制技术 18

1.2.3电主轴润滑及冷却技术 22

1.2.4电主轴动平衡技术 26

1.2.5电主轴刀具接口技术 27

1.3电主轴运行性能 30

1.3.1精度和刚度 30

1.3.2临界转速 31

1.3.3残余动不平衡值及验收振动速度值 31

1.3.4噪声与套筒温升值 32

1.3.5拉紧刀具的拉力值和松开刀具所需压力的最小和最大值 32

1.3.6使用寿命值 32

1.3.7电主轴与刀具接口 33

1.3.8其他伺服性能 33

第2章 电主轴控制系统概述 36

2.1电主轴发展现状 36

2.1.1高速电主轴技术发展现状 36

2.1.2电主轴单元运行特性研究现状 42

2.2电主轴驱动系统构成 50

2.2.1变频器外接端口 52

2.2.2变频器功能参数 54

2.3变频器主要功能 55

2.3.1频率给定功能 55

2.3.2运行控制功能 63

2.3.3变频器控制方式及选择功能 67

2.3.4制动控制功能 77

第3章 脉宽调制技术 83

3.1脉宽调制逆变原理 83

3.1.1脉宽调制原理 84

3.1.2脉宽调制逆变电路 86

3.2三角载波脉宽调制 87

3.2.1脉宽调制 87

3.2.2脉宽调制方式 89

3.3电流跟踪脉宽调制 91

3.4磁通跟踪脉宽调制 92

3.4.1电压空间矢量 92

3.4.2电压空间矢量与磁通轨迹 93

3.4.3磁通跟踪脉宽调制 96

第4章 电主轴控制技术 99

4.1电主轴恒压频比控制技术 99

4.1.1电主轴控制方式与特性分析 99

4.1.2电主轴电压-频率控制机械特性 100

4.1.3电主轴恒压频比控制建模及仿真分析 104

4.2电主轴矢量控制技术 107

4.2.1坐标变换 107

4.2.2电主轴动态数学模型 109

4.2.3电主轴矢量控制 112

4.2.4无速度传感器矢量控制系统建模与仿真分析 112

4.2.5高速永磁电主轴矢量控制 118

4.3电主轴直接转矩控制技术 119

4.3.1电主轴直接转矩控制原理 119

4.3.2逆变器数学模型与空间电压矢量 122

4.3.3电主轴直接转矩控制系统模型 125

4.3.4电主轴直接转矩控制系统仿真及结果分析 133

4.3.5永磁同步电主轴直接转矩控制 136

4.4直接转矩控制与矢量控制的内在联系与区别 136

4.4.1直接转矩控制与矢量控制的内在联系 137

4.4.2直接转矩控制与矢量控制的区别 138

第5章 电主轴智能控制技术与应用 141

5.1概述 141

5.1.1电主轴控制的难点问题 141

5.1.2基于智能控制的电主轴驱动技术 143

5.2模糊控制技术在电主轴控制中的应用 144

5.2.1基本模糊调节器 145

5.2.2模糊神经网络（FNN）调节器 147

5.2.3模糊神经网络控制器 151

5.3人工智能技术辨识电主轴参数 155

5.3.1定子电阻对直接转矩控制性能的影响 155

5.3.2定子电阻特性分析 158

5.3.3基于RBF神经网络定子电阻辨识 164

5.3.4定子电阻混合智能辨识方法 170

5.3.5定子电阻混合智能辨识仿真试验 179

5.3.6定子电阻辨识直接转矩控制系统仿真验证 181

第6章 变频器控制下电主轴损耗特性 182

6.1电主轴损耗理论基础 182

6.1.1电主轴损耗分类 182

6.1.2电主轴基本铁耗 183

6.1.3空载时铁芯中的附加损耗 188

6.1.4电气损耗 190

6.1.5负载时的附加损耗 191

6.1.6机械损耗 194

6.2变频器控制下电主轴损耗特性有限元分析 196

6.2.1非正弦供电对电主轴损耗的影响 196

6.2.2非正弦供电对电主轴损耗影响有限元分析 197

6.3载荷对电主轴损耗影响分析 201

6.3.1载荷对电主轴损耗影响的仿真分析 202

6.3.2连接式电主轴自动加载试验装置及检测效果 204

6.3.3载荷对电主轴损耗影响试验研究 211

6.4电主轴温度特性 214

第7章 变频器控制下电主轴振动特性 216

7.1概述 216

7.2电主轴电磁振动机理 217

7.2.1电主轴空间谐波 217

7.2.2电主轴时间谐波 220

7.2.3电主轴三相合成磁势 220

7.2.4谐波对电磁力的影响 222

7.3电主轴电磁力分析及计算方法 222

7.3.1电磁场计算解析法 222

7.3.2电磁场计算有限元法 226

7.4变频器控制模式对电磁振动的影响 228

7.4.1变频器控制模式对电磁振动影响的仿真分析 228

7.4.2变频器控制模式对电磁振动影响的试验研究 230

7.5载荷对电磁振动的影响 236

7.5.1载荷对电磁振动影响的仿真分析 237

7.5.2载荷对电磁振动影响的试验研究 242

7.6转轴材料对电磁振动的影响 247

7.6.1转轴材料对电磁振动影响的仿真分析 247

7.6.2转轴材料对电磁振动影响的试验研究 250

第8章 变频器控制下陶瓷电主轴运行特性 252

8.1陶瓷电主轴损耗特性 252

8.1.1陶瓷电主轴与金属电主轴损耗对比 252

8.1.2载荷对陶瓷电主轴损耗的影响 259

8.1.3变频器载波比对陶瓷电主轴损耗的影响 260

8.2陶瓷电主轴振动特性 265

8.2.1 V/F控制下陶瓷电主轴振动性能试验 265

8.2.2气隙对电磁振动影响的仿真分析 268

8.3陶瓷电主轴抵抗单边磁拉力的能力分析 271

8.3.1气隙偏心对陶瓷电主轴转子系统的影响 272

8.3.2偏心条件下定子电流变化对单边磁拉力的影响 276

8.3.3单边磁拉力作用下电主轴转轴位移有限元分析 278

参考文献 281