伺服电机的刚性和惯量是怎么回事？值得珍藏！.docx

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1、伺服电机的刚性和惯量是怎么回事？值得珍藏！网络导语：假如你不要求定位快，只要准，在阻力不大的时候，刚性低，可以以做到定位准，只不过定位时间长。因为刚性低的话定位慢，在要求响应快，定位时间短的情况下，就会有定位不准的错觉。而惯量描绘的是物体运动的惯性，转动惯量是物体绕轴转动惯性的度量。转动惯量只跟转动半径和物体质量有关。一般负载惯量超过电机转子惯量的10倍，可以认为惯量较大。要讲刚性，先讲刚度。刚度是指材料或者构造在受力时抵抗弹性变形的才能，是材料或者构造弹性变形难易程度的表征。材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。在宏观弹性范围内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的

2、倒数称为柔度，即单位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。一个构造的刚度k是指弹性体抵抗变形拉伸的才能。k=P/P是作用于构造的恒力，是由于力而产生的形变。转动构造的转动刚度k为：k=M/其中，M为施加的力矩，为旋转角度。举个例子，我们知道钢管比拟坚硬，一般受外力形变小，而橡皮筋比拟软，受到同等力产生的形变就比拟大，那我们就讲钢管的刚性强，橡皮筋的刚性弱，或讲其柔性强。在伺服电机的应用中，用联轴器来连接电机和负载，就是典型的刚性连接；而用同步带或皮带来连接电机和负载，就是典型的柔性连接。电机刚性就是电机轴抗外界力矩干扰的才能，而我们可以在伺服控制器调节电机的刚性。伺服电机的机械刚度跟它的响应

3、速度有关。一般刚性越高其响应速度也越高，但是调太高的话，很容易让电机产活力械共振。所以，在一般的伺服放大器参数里面都有手动调整响应频率的选项，要根据机械的共振点来调整，需要时间和经历其实就是调增益参数。在伺服系统位置形式下，施加力让电机偏转，假如用力较大且偏转角度较小，那么就认为伺服系统刚性强，反之那么认为伺服刚性弱。注意这里我讲的刚性，其实更接近响应速度这个概念。从控制器角度看的话，刚性其实是速度环、位置环和时间积分常数组合成的一个参数，它的大小决定机械的一个响应速度。像松下和三菱伺服都有自动增益功能，通常不需要十分去调整。国产的一些伺服，只可以手工调整。其实假如你不要求定位快，只要准，在阻

4、力不大的时候，刚性低，可以以做到定位准，只不过定位时间长。因为刚性低的话定位慢，在要求响应快，定位时间短的情况下，就会有定位不准的错觉。而惯量描绘的是物体运动的惯性，转动惯量是物体绕轴转动惯性的度量。转动惯量只跟转动半径和物体质量有关。一般负载惯量超过电机转子惯量的10倍，可以认为惯量较大。导轨和丝杠的转动惯量对伺服电机传动系统的刚性影响很大，固定增益下，转动惯量越大，刚性越大，越易引起电机抖动；转动惯量越小，刚性越小，电机越不易抖动。可通过更换较小直径的导轨和丝杆减小转动惯量进而减小负载惯量来到达电机不抖动。我们知道通常在伺服系统选型时，除考虑电机的扭矩和额定速度等等参数外，我们还需要先计算

5、得知机械系统换算到电机轴的惯量，再根据机械的实际动作要求及加工件质量要求来详细选择具有适宜惯量大小的电机。在调试时手动形式下，正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最正确效能的前提。那到底什么是“惯量匹配呢？其实也不难理解，根据牛二定律：进给系统所需力矩=系统转动惯量J角加速度角加速度影响系统的动态特性，越小那么由控制器发出指令到系统执行完毕的时间越长，系统反响越慢。假如变化，那么系统反响将忽快忽慢，影响加工精度。伺服电机选定后最大输出值不变，假如祈望的变化小，那么J就应该尽量小。而上面的，系统转动惯量J伺服电机的旋转惯性动量JM电机轴换算的负载惯性动量JL。负载惯量JL由工作台及上面装的夹具和工件、螺杆、联轴器等直线和旋转运动件的惯量折合到马达轴上的惯量组成。JM为伺服电机转子惯量，伺服电机选定后，此值就为定值，而JL那么随工件等负载改变而变化。假如祈望J变化率小些，那么最好使JL所占比例小些。这就是通俗意义上的“惯量匹配。一般来讲，小惯量的电机制动性能好，启动，加速停顿的反响很快，高速往复性好，合适于一些轻负载，高速定位的场合。中、大惯量的电机适用大负载、平稳要求比拟高的场合，如一些圆周运动机构和一些机床行业。所以伺服电机刚性过大，刚性缺乏，一般是要调控制器增益改变系统响应了。惯量过大，惯量缺乏，讲的是负载的惯量变化和伺服电机惯量的一个相对的比拟。0