内置式永磁同步电主轴模糊滑模联合矢量控制

doi:10.3901/JME.2022.03.177

机械工程学报 ›› 2022, Vol. 58 ›› Issue (3): 177-185.doi: 10.3901/JME.2022.03.177

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内置式永磁同步电主轴模糊滑模联合矢量控制

单文桃, 李坤

江苏理工学院机械工程学院常州 213001

收稿日期:2021-02-22 修回日期:2021-08-25 出版日期:2022-02-05 发布日期:2022-03-19
通讯作者: 李坤(通信作者),男,1994年出生。主要研究方向为高速永磁同步电主轴驱动控制。E-mail:610341161@qq.com
作者简介:单文桃,男,1987年出生,博士,副教授。主要研究方向为高速电主轴技术与智能驱动控制算法。E-mail:shanwentao520@163.com
基金资助:
江苏省高校自科重大（19KJA510001）和江苏省青蓝工程中年学术带头人资助项目。

SMC-FUZZY Joint Vector Control of Built-in Permanent Magnet Synchronous Motorized Spindle

SHAN Wentao, LI Kun

Institute of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Technology, Changzhou 213001

Received:2021-02-22 Revised:2021-08-25 Online:2022-02-05 Published:2022-03-19

摘要/Abstract

摘要： 针对内置式永磁同步电主轴驱动控制系统的特点，提出了最大转矩电流比控制策略以处理定子电流。最大转矩电流比控制策略的核心是采用牛顿迭代法对定子电流进行有效解耦，再利用闭环控制稳定跟踪实际数据，不断对定子电流进行改善，并建立模糊滑模联合控制模块，在提高系统的响应速度的同时优化系统的鲁棒性，抑制了系统的转矩波动，改善了系统输出性能。分析了滑模控制（Sliding mode control，SMC）与模糊控制的优缺点，提出模糊滑模联合控制。联合控制使系统升速的时间缩短了0.24 s，最大超调量减小为1.3 r/min，减小了系统升速时的波动，同时使得系统稳定运行期间的转矩波动低于1 r/min。试验结果表明联合控制不但具有滑模控制的快速响应能力以及较小超调量的优点，同时具有模糊控制在系统稳定运行期间有效抑制转矩波动的优点。

关键词: 永磁同步电主轴, 最大转矩电流比, 滑模控制, 模糊控制

Abstract: For the characteristics of the built-in permanent magnet synchronous electric spindle drive control system, the maximum torque current ratio control strategy is proposed to handle the stator current. The core of the maximum torque current ratio control strategy is the effective decoupling of the stator current using the Newtonian iteration method, the closed-loop control is used to stably track the actual data. And the fuzzy sliding mode joint control module is established to optimize the system robustness while improving the response speed of the system, suppress the system torque fluctuations and improve the system output performance. The advantages and disadvantages of sliding mode control (Sliding mode control, SMC) and fuzzy control are analyzed, the joint control of fuzzy sliding mode is proposed, which reduces the acceleration time of the system by 0.24 s, the maximum overshoot to 1.3 r/min, and reduces the fluctuations at the system rise, while making the torque fluctuations during stable operation less than 1 r/min. The results show that the joint control not only has the advantages of sliding mode control, but also effectively suppressed torque fluctuations during the stable operation of the system.

Key words: high-speed motorized spindle, maximum torque current ratio control, sliding mode control, fuzzy control

中图分类号:

TH113

单文桃, 李坤. 内置式永磁同步电主轴模糊滑模联合矢量控制[J]. 机械工程学报, 2022, 58(3): 177-185.

SHAN Wentao, LI Kun. SMC-FUZZY Joint Vector Control of Built-in Permanent Magnet Synchronous Motorized Spindle[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2022, 58(3): 177-185.

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SMC-FUZZY Joint Vector Control of Built-in Permanent Magnet Synchronous Motorized Spindle

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