电主轴作为数控机床的关键部件,其驱动控制的动态性能决定高速加工工件的质量,是高速数控机床设计和制造所关注的重要指标。矢量控制是高速电主轴的主要控制方法之一,在国外得到了广泛的应用。然而,由于高速电主轴具有高阶、强耦合、非线性等特点,使用数学方法很难确定其精确数学模型,实际加工应用时,矢量控制系统中不可避免存在扰动。同时,传统的控制器很难有效克服模型系统及外界参数变化和扰动,这就有必要在矢量控制中引用智能控制方法来解决上述问题。为了提高高速电主轴运行时的稳定性和可靠性。本文首先建立了高速电主轴的仿真模型,然后基于转差频率控制和矢量控制的基本原理,设计了基于转差频率控制的矢量控制器,并利用MATLAB/Simulink进行仿真。仿真结果表明,该控制器可短时间内使电主轴平滑、稳定、精确的升至给定转速,即使负载转矩施加以后,输出转速依然保持精确和稳定。将此控制器用于电主轴驱动控制系统是可行的,可满足加工过程对电主轴调速的快速响应要求,并通过此仿真验证了所建立电主轴模型的有效性。但是,在此控制系统下,通过定子磁链轨迹可以看出,由于PWM调制引起的电主轴磁链的脉动情况,也不可避免的存在一定的谐波,如果PWM调制波频率选择不当,也会引起电主轴的过热。通过建立转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统,使用模糊控制器来进行转速部分调节,利用MATLAB对电主轴进行高速段进行加载仿真,仿真结果表明,此控制系统下的高速电主轴可在短时间内上升至高速段,抗扰能力较强,性能优良。与转差频率矢量控制相比,带磁链调节器后,在起动阶段,磁链的建立过程比较平滑,磁链保持为圆形,电压和电流中的谐波较少,由于谐波所引起的电主轴振动和发热也较少,有利于提高电主轴的使用寿命。电主轴的输出转矩也要比在转差频率矢量控制下平滑稳定。而在转差频率矢量控制系统中,由于不带磁链调节器,起动初期磁链轨迹波动较大,也导致转矩的大浮动波动。最后,建立了电主轴无速度传感器矢量控制系统,采用带转矩内环的转速、磁链闭环的矢量控制系统,在系统中引用模型参考自适应的速度推算(MRAS),将推算得到的转速和电主轴的实际转速进行比较,当电主轴稳定运行时的推算转速跟随实际转速的效果良好,验证了该速度估计器在电主轴低速段调速的可行性。