伺服电机的刚性是怎么理解的？

2021-07-20 10:30

在伺服系统方位方式下，施加力让电机偏转，假设用力较大且偏转角度较小，那么就认为伺服系统刚性强，反之则认为伺服刚性弱。注意这里我说的刚性，其实更接近呼应速度这个概念。从控制器角度看的话，刚性其实是速度环、方位环和时间积分常数组合成的一个参数，它的大小决议机械的一个呼应速度。

像松下和三菱伺服都有自动增益功用，一般不需要特别去调整。伺服电机刚性国产的一些伺服，只能够手艺调整。

其实假设你不要求定位快，只需准，在阻力不大的时分，刚性低，也能够做到定位准，只不过定位时间长。由于刚性低的话定位慢，在要求呼应快，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，翻滚惯量是物体绕轴翻滚惯性的衡量。翻滚惯量只跟翻滚半径和物体质量有关。一般负载惯量超越电机转子惯量的10倍，能够认为惯量较大。

导轨和丝杠的翻滚惯量对伺服电机传动系统的刚性影响很大，固定增益下，翻滚惯量越大，刚性越大，越易引起电机颤抖；翻滚惯量越小，刚性越小，电机越不易颤抖。可通过更换较小直径的导轨和丝杆减小翻滚惯量然后减小负载惯量来到达电机不颤抖。

我们知道一般在伺服系统选型时，除考虑电机的扭矩和额定速度等等参数外，我们还需要先计算得知机械系统换算到电机轴的惯量，再根据机械的实践动作要求及加工件质量要求来详细选择具有适合惯量大小的电机。

在调试时（手动方式下），正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前提。

那究竟什么是“惯量匹配”呢？

其实也不难理解，根据牛二规律：

进给系统所需力矩= 系统翻滚惯量J × 角加速度θ

角加速度θ影响系统的动态特性，θ越小则由控制器宣布指令到系统执行完毕的时间越长，系统反响越慢。假设θ改变，则系统反响将忽快忽慢，影响加工精度。

伺服电机刚性选定后最大输出值不变，假设希望θ的改变小，则J就应该尽量小。

而上面的，系统翻滚惯量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则随工件等负载改变而改变。假设希望J改变率小些，则最好使JL所占比例小些。

这就是粗浅意义上的“惯量匹配”。

一般来说，小惯量的电机制动性能好，启动，加速停止的反响很快，高速往复性好，适合于一些轻负载，高速定位的场合。中、大惯量的电机适用大负载、平稳要求比较高的场合，如一些圆周运动组织和一些机床行业。

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呼应了。惯量过大，惯量缺乏，说的是负载的惯量改变和伺服电机惯量的一个相对的比较。

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