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一种主轴内置机械式在线动平衡系统，属于高速主轴在线动平衡技术领域。包括动平衡装置、运动控制系统、数据无线传输系统、动不平衡检测计算系统、控制决策运算系统；动平衡装置置于主轴内，动不平衡检测计算系统检测主轴的不平衡信号，分析计算主轴动不平衡等效离心力及其矢量方向和位置；控制决策运算系统将等效离心力等效分解到两个动不平衡调整平面，计算各平面动不平衡等效离心力；并制定每组质量块的质量分布策略；数据无线传输系统接收及传输动不平衡校正指令；运动控制系统安装于动平衡装置的控制腔内，接收动不平衡校正指令，控制动平衡装置中电机的运转。本发明适合各种主轴运行工况，实现主轴动不平衡状态的在线校正。