松下伺服電機代理—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？慣量匹配的實用性原則。在伺服控制系統(tǒng)設計或是伺服電機的選型過程中，常常需要考慮慣量問題，慣量是影響伺服系統(tǒng)響應速度和穩(wěn)定性的重要因素?？偟膩碚f，是希望系統(tǒng)的總體慣量越小越好，因為更小的系統(tǒng)慣量意味著更大的加速能力和更快的瞬態(tài)響應速度。在負載慣量一定的條件下，我們通常通過減小電機的轉子慣量來達到降低系統(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題。

　　慣量匹配原則是指折算到電機軸的負載慣量與電機的轉子慣量之比不能過大，必須小于一個推薦值，當慣量比過大時，系統(tǒng)一般會出現(xiàn)振蕩甚至失控。這樣一個原則被廣泛接受和使用，但是很少有人去深究其內在的理論依據(jù)，伺服系統(tǒng)的設計者通常也并不十分清楚負載電機慣量比與系統(tǒng)穩(wěn)定性的深層關系，因此慣量匹配原則始終作為一個經驗法則存在著。

　　慣量匹配的實用性原則

　　如果系統(tǒng)傳動剛性為無窮大，那么負載電機慣量比也可以設置到無窮大。對于一個無限傳動剛性的系統(tǒng)而言，負載慣量和電機慣量可以看做統(tǒng)一的整體，甚至可以認為負載和電機軸是一體的，此時慣量比不再成為問題，慣量匹配原則也將失效。從上文的分析可知，負載電機慣量比并不是導致系統(tǒng)振蕩的主因，而只是振蕩的指示標志，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，更多的時候應該從增大系統(tǒng)傳動剛性的角度下功夫。

　　對于通常條件下使用到的傳動裝置，我們也可以通過式(12)來做定性分析，從式中我們可以知道對于小范圍內變化的負載慣量，可以通過增大系統(tǒng)傳動剛性Ks、或是降低負載電機慣量比來規(guī)避系統(tǒng)振蕩，但是對于確定負載電機慣量比的上限，通常的辦法是利用經驗法則。

　　對于常見的滾珠絲杠伺服系統(tǒng)，一般認為當慣量比大于10:1時系統(tǒng)對負載慣量的變化將變得十分敏感，而對于步進電機的控制，一般認為慣量比大于2:1~3:1時，系統(tǒng)將變得難以控制，實際上摩擦對降低振蕩是有幫助的，步進電機的定位轉矩對吸收振蕩有一定的作用，通常情況下步進電機的慣量比上限可達到4:1~5:1。另外對于有些伺服電機宣稱的可以達到慣量比50:1，實際上是保持系統(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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