伺服電機的剛度和慣性

伺服電機剛度是指材料或結構在力作用下抵抗彈性變形的能力。這是材料或結構難以彈性變形的特性。材料的剛度通常通過(guò)其彈性模量E來(lái)衡量。在宏觀(guān)彈性范圍內，剛度是部分載荷和位移的比例因子，這是引起單位位移所需的力。它的倒數稱(chēng)為柔韌性，是單位力引起的位移。剛度可分為靜態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)剛度。

結構的剛度（k）描述了彈性體抵抗變形和伸長(cháng)的能力。 k=P /δ，P是作用在結構上的恒定力，δ是該力引起的變形。

旋轉結構的旋轉剛度（k）：k=M /θ其中M是施加的扭矩，θ是旋轉角度。

例如，我們知道鋼管相對較硬，通常受外力作用的變形較小，橡皮筋相對較軟，并且相同力導致的變形相對較大。管道堅固，橡皮筋的剛性較弱，因此柔韌性強。

在伺服電機應用中，使用聯(lián)軸器連接電機和負載是典型的固體連接。另一方面，使用同步皮帶或皮帶連接電動(dòng)機和負載是一種常見(jiàn)的柔性連接。

電動(dòng)機的剛度是電動(dòng)機軸抵抗外部扭矩干擾的能力，并且可以通過(guò)伺服控制器調節電動(dòng)機的剛度。

伺服電機的機械剛度與響應速度有關(guān)。通常，剛度越高，響應速度越快。但是，如果將其調整得太高，則電動(dòng)機容易發(fā)生機械共振。因此，所有常用的伺服放大器參數都可以手動(dòng)調整響應頻率，并且根據機器的共振點(diǎn)進(jìn)行調整（實(shí)際上是調整增益參數）需要花費時(shí)間和經(jīng)驗。

在伺服系統位置模式下，施加力使電動(dòng)機偏轉，如果力大且偏轉角小，則認為伺服系統是剛性的，否則認為伺服剛性較弱。這里的剛度實(shí)際上更接近于響應速度的概念。從控制器的角度來(lái)看，剛度實(shí)際上是一個(gè)由速度環(huán)，位置環(huán)和時(shí)間積分常數組成的參數，其大小決定了機器響應的速度。

Panasonic和三菱等Servos具有自動(dòng)增益功能。通常，不需要任何特殊調整。某些家用伺服器只能手動(dòng)調整。

實(shí)際上，如果不需要快速定位，那么如果它是精確的，則由于電阻低而剛度低，因此可以精確定位，但是定位時(shí)間長(cháng)。當剛度低時(shí)，定位會(huì )變慢，從而導致在響應速度快和定位時(shí)間短的情況下定位不正確的感覺(jué)。

慣性是指對象運動(dòng)的慣性，而慣性矩測量對象繞其軸的慣性。慣性矩僅與旋轉半徑和物體的質(zhì)量有關(guān)。通常，負載的慣性超過(guò)電動(dòng)機轉子的慣性的10倍，因此可以說(shuō)慣性大。

導軌和絲杠的慣性矩極大地影響了伺服電機傳動(dòng)系統的剛度。在固定增益下，慣性矩越大，剛性越大。這會(huì )導致電機抖動(dòng)。轉動(dòng)慣量越小，剛度越低，電機搖動(dòng)越困難?？梢酝ㄟ^(guò)更換直徑較小的導軌和螺桿來(lái)減小慣性矩和負載慣性，以防止電動(dòng)機晃動(dòng)。

通常，在選擇伺服系統時(shí)（https://www.dgzj.com/Electrician"s Home），我知道，除了考慮電動(dòng)機的轉矩和額定轉速外，我還需要計算從機械系統到電動(dòng)機的轉換。馬達。根據機器的實(shí)際運動(dòng)要求和加工零件的質(zhì)量要求，特別選擇具有適當慣性尺寸的電動(dòng)機。

調試時(shí)（在手動(dòng)模式下）正確設置慣性比參數是獲得機器和伺服系統性能的先決條件。

什么是“匹配慣性”？

實(shí)際上，根據牛的定律，并不難理解。

“供應系統所需的力矩=系統慣性矩J×角加速度θ

角加速度θ影響系統的動(dòng)態(tài)特性，并且θ越小，從控制器到完成系統執行的時(shí)間越長(cháng)，系統響應越慢。當θ改變時(shí)，系統會(huì )迅速而緩慢地做出反應，從而影響處理精度。

選擇伺服電機后，大輸出值不變，如果要減小θ的變化，則J應該盡可能小。

上面是系統慣性矩J=伺服電動(dòng)機的轉動(dòng)慣性矩JM +由電動(dòng)機軸轉換的負載慣性矩JL。

負載慣量JL是通過(guò)將工作臺，固定裝置，工件，螺釘和聯(lián)軸器等線(xiàn)性和旋轉零件的慣量轉換為電機軸的慣量而構成的。 JM是伺服電機的轉子慣性，選擇伺服電機后，該值是一個(gè)固定值，JL根據工件的負載變化等而變化。如果要減小J的變化率，好減小JL的變化率。

這是普遍意義上的“慣性匹配”。

小型慣性電動(dòng)機通常具有良好的制動(dòng)性能，對啟動(dòng)，加速和停止的快速響應以及適用于某些輕載，高速定位的出色的高速往復運動(dòng)。中型到大型慣性電動(dòng)機適用于大負載和高穩定性要求，例如某些圓周運動(dòng)機構和某些機床行業(yè)。

因此，伺服電動(dòng)機的剛性太大并且剛性不足。通常，您需要調整控制器增益以更改系統響應。如果慣量太大而慣量不足，則是負載慣量變化和伺服電機慣量的相對比較。