伺服電機(jī)的剛度和慣性

伺服電機(jī)剛度是指材料或結(jié)構(gòu)在力作用下抵抗彈性變形的能力。這是材料或結(jié)構(gòu)難以彈性變形的特性。材料的剛度通常通過其彈性模量E來衡量。在宏觀彈性范圍內(nèi)，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(shù)稱為柔韌性，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(jié)構(gòu)的剛度（k）描述了彈性體抵抗變形和伸長(zhǎng)的能力。 k=P /δ，P是作用在結(jié)構(gòu)上的恒定力，δ是該力引起的變形。

旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)剛度（k）：k=M /θ其中M是施加的扭矩，θ是旋轉(zhuǎn)角度。

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

在伺服電機(jī)應(yīng)用中，使用聯(lián)軸器連接電機(jī)和負(fù)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(jī)和負(fù)載是一種常見的柔性連接。

電動(dòng)機(jī)的剛度是電動(dòng)機(jī)軸抵抗外部扭矩干擾的能力，并且可以通過伺服控制器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的剛度。

伺服電機(jī)的機(jī)械剛度與響應(yīng)速度有關(guān)。通常，剛度越高，響應(yīng)速度越快。但是，如果將其調(diào)整得太高，則電動(dòng)機(jī)容易發(fā)生機(jī)械共振。因此，所有常用的伺服放大器參數(shù)都可以手動(dòng)調(diào)整響應(yīng)頻率，并且根據(jù)機(jī)器的共振點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整（實(shí)際上是調(diào)整增益參數(shù)）需要花費(fèi)時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)。

在伺服系統(tǒng)位置模式下，施加力使電動(dòng)機(jī)偏轉(zhuǎn)，如果力大且偏轉(zhuǎn)角小，則認(rèn)為伺服系統(tǒng)是剛性的，否則認(rèn)為伺服剛性較弱。這里的剛度實(shí)際上更接近于響應(yīng)速度的概念。從控制器的角度來看，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(shù)組成的參數(shù)，其大小決定了機(jī)器響應(yīng)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(diào)整。某些家用伺服器只能手動(dòng)調(diào)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(zhǎng)。當(dāng)剛度低時(shí)，定位會(huì)變慢，從而導(dǎo)致在響應(yīng)速度快和定位時(shí)間短的情況下定位不正確的感覺。

慣性是指對(duì)象運(yùn)動(dòng)的慣性，而慣性矩測(cè)量對(duì)象繞其軸的慣性。慣性矩僅與旋轉(zhuǎn)半徑和物體的質(zhì)量有關(guān)。通常，負(fù)載的慣性超過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性的10倍，因此可以說慣性大。

導(dǎo)軌和絲杠的慣性矩極大地影響了伺服電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。在固定增益下，慣性矩越大，剛性越大。這會(huì)導(dǎo)致電機(jī)抖動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小，剛度越低，電機(jī)搖動(dòng)越困難?？梢酝ㄟ^更換直徑較小的導(dǎo)軌和螺桿來減小慣性矩和負(fù)載慣性，以防止電動(dòng)機(jī)晃動(dòng)。

通常，在選擇伺服系統(tǒng)時(shí)（https://www.dgzj.com/Electrician"s Home），我知道，除了考慮電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)速外，我還需要計(jì)算從機(jī)械系統(tǒng)到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換。馬達(dá)。根據(jù)機(jī)器的實(shí)際運(yùn)動(dòng)要求和加工零件的質(zhì)量要求，特別選擇具有適當(dāng)慣性尺寸的電動(dòng)機(jī)。

調(diào)試時(shí)（在手動(dòng)模式下）正確設(shè)置慣性比參數(shù)是獲得機(jī)器和伺服系統(tǒng)性能的先決條件。

什么是“匹配慣性”？

實(shí)際上，根據(jù)牛的定律，并不難理解。

“供應(yīng)系統(tǒng)所需的力矩=系統(tǒng)慣性矩J×角加速度θ

角加速度θ影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，并且θ越小，從控制器到完成系統(tǒng)執(zhí)行的時(shí)間越長(zhǎng)，系統(tǒng)響應(yīng)越慢。當(dāng)θ改變時(shí)，系統(tǒng)會(huì)迅速而緩慢地做出反應(yīng)，從而影響處理精度。

選擇伺服電機(jī)后，大輸出值不變，如果要減小θ的變化，則J應(yīng)該盡可能小。

上面是系統(tǒng)慣性矩J=伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性矩JM +由電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)換的負(fù)載慣性矩JL。

負(fù)載慣量JL是通過將工作臺(tái)，固定裝置，工件，螺釘和聯(lián)軸器等線性和旋轉(zhuǎn)零件的慣量轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸的慣量而構(gòu)成的。 JM是伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣性，選擇伺服電機(jī)后，該值是一個(gè)固定值，JL根據(jù)工件的負(fù)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(jī)通常具有良好的制動(dòng)性能，對(duì)啟動(dòng)，加速和停止的快速響應(yīng)以及適用于某些輕載，高速定位的出色的高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。中型到大型慣性電動(dòng)機(jī)適用于大負(fù)載和高穩(wěn)定性要求，例如某些圓周運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和某些機(jī)床行業(yè)。

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