松下伺服電機(jī)代理—日弘忠信今天給大家講講什么是伺服系統(tǒng)的慣量匹配原則？慣量匹配的實(shí)用性原則。在伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)或是伺服電機(jī)的選型過(guò)程中，常常需要考慮慣量問(wèn)題，慣量是影響伺服系統(tǒng)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性的重要因素。總的來(lái)說(shuō)，是希望系統(tǒng)的總體慣量越小越好，因?yàn)楦〉南到y(tǒng)慣量意味著更大的加速能力和更快的瞬態(tài)響應(yīng)速度。在負(fù)載慣量一定的條件下，我們通常通過(guò)減小電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量來(lái)達(dá)到降低系統(tǒng)總體慣量的目的，但這樣的做法則不可避免的遇到慣量匹配的問(wèn)題。

　　慣量匹配原則是指折算到電機(jī)軸的負(fù)載慣量與電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量之比不能過(guò)大，必須小于一個(gè)推薦值，當(dāng)慣量比過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)一般會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失控。這樣一個(gè)原則被廣泛接受和使用，但是很少有人去深究其內(nèi)在的理論依據(jù)，伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者通常也并不十分清楚負(fù)載電機(jī)慣量比與系統(tǒng)穩(wěn)定性的深層關(guān)系，因此慣量匹配原則始終作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則存在著。

　　慣量匹配的實(shí)用性原則

　　如果系統(tǒng)傳動(dòng)剛性為無(wú)窮大，那么負(fù)載電機(jī)慣量比也可以設(shè)置到無(wú)窮大。對(duì)于一個(gè)無(wú)限傳動(dòng)剛性的系統(tǒng)而言，負(fù)載慣量和電機(jī)慣量可以看做統(tǒng)一的整體，甚至可以認(rèn)為負(fù)載和電機(jī)軸是一體的，此時(shí)慣量比不再成為問(wèn)題，慣量匹配原則也將失效。從上文的分析可知，負(fù)載電機(jī)慣量比并不是導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩的主因，而只是振蕩的指示標(biāo)志，其更大的原因是系統(tǒng)的傳遞剛性，如何希望根除系統(tǒng)振蕩現(xiàn)象，更多的時(shí)候應(yīng)該從增大系統(tǒng)傳動(dòng)剛性的角度下功夫。

　　對(duì)于通常條件下使用到的傳動(dòng)裝置，我們也可以通過(guò)式(12)來(lái)做定性分析，從式中我們可以知道對(duì)于小范圍內(nèi)變化的負(fù)載慣量，可以通過(guò)增大系統(tǒng)傳動(dòng)剛性Ks、或是降低負(fù)載電機(jī)慣量比來(lái)規(guī)避系統(tǒng)振蕩，但是對(duì)于確定負(fù)載電機(jī)慣量比的上限，通常的辦法是利用經(jīng)驗(yàn)法則。

　　對(duì)于常見(jiàn)的滾珠絲杠伺服系統(tǒng)，一般認(rèn)為當(dāng)慣量比大于10:1時(shí)系統(tǒng)對(duì)負(fù)載慣量的變化將變得十分敏感，而對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的控制，一般認(rèn)為慣量比大于2:1~3:1時(shí)，系統(tǒng)將變得難以控制，實(shí)際上摩擦對(duì)降低振蕩是有幫助的，步進(jìn)電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩對(duì)吸收振蕩有一定的作用，通常情況下步進(jìn)電機(jī)的慣量比上限可達(dá)到4:1~5:1。另外對(duì)于有些伺服電機(jī)宣稱(chēng)的可以達(dá)到慣量比50:1，實(shí)際上是保持系統(tǒng)穩(wěn)定性條件下明顯犧牲系統(tǒng)的加速性能的一種控制方式。

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