电机惯量的疑问 点击:15510 | 回复:181



ShowFine

    
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发表于:2008-07-16 08:56:44
楼主

我们选伺服电机,一般为了高速定位,资料上都推荐负载惯量比电机转子惯量,不大于3。

可是我就不明白了: 这关电机转子惯量啥事? 电机只管输出转矩就行了! 换句话说,两台电机输出同样的假设可以输出同样的力矩,那么应该是电机转子惯量越小的越好啊! 因为电机克服自身惯量所需要的力就少了!  而且电机惯量越小,越利于高速启停啊。

那为啥还得电机惯量和负载惯量匹配呢? 那位能给讲明白?谢谢!



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刘志斌

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发表于:2008-07-20 12:22:16
61楼

“惯量匹配”

1、“匹配”总是指两个独立体之间的相互作用的效果有关的条件;

2、例如阻抗匹配,指对接的两个系统之间信号能量传输最大化的条件;

3、“惯量匹配”,是指两个物体相互机械作用时,动量传递、动能传递过程中,运动量改变最小、最平稳的条件;

刘志斌

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发表于:2008-07-20 12:31:57
62楼

4、所以在讨论“惯量匹配”时,把外力矩、外力的干涉作用扯进来是概念不清楚的原因!

5、如果把两个物体紧固成一个整体,这两个物体之间的“惯量匹配”问题就不存在!

电工A

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发表于:2008-07-20 17:09:02
63楼

刚参加完一个关于伺服培训,对这个问题,我这么看不知当否?

1,如果不考虑快速响应(快加速,减速),负载惯量与电机转子惯量无关,没必要考虑惯量匹配的问题.

2,考虑加速.如一款电机额定转速1000rpm,额定转矩3.18Nm,最大转矩9.54Nm,转子惯量2.578kgcm^2.可以计算出以下数据,计算未考虑摩擦转矩.

空载最大角加速度=9.54Nm/2.578kgcm^2=37005 rad/s^2

空载0-3000转加速时间=50*2*3.1415/37005=8.5毫秒

如果带负载的惯量是电机惯量的3倍则

0-3000转的加速时间=8.5*4=36毫秒.

如果负载不变,而由一款转子惯量减小一半,转矩不变的电机来驱动其0-3000转加速时间=8.5*3.5=29.75毫秒.

所以在电机转矩一定的情况下,同一负载下,转子惯量小的电机能完成更高速的响应.

3,电机要完成大转矩的输出,转矩=力*力臂.力与电机的电流与转子磁铁长度有关,当力(电流与磁铁)一定时,须加大力臂,即转子直径.这样转子惯量就大了.如何达到转矩大,惯量小是电机生产厂家要解决的问题.

 ;;

双片机

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发表于:2008-07-20 19:53:19
64楼

楼上好像也没说到底惯量比为什么要匹配呀?

双片机

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发表于:2008-07-20 20:00:46
65楼

";如果负载不变,而由一款转子惯量减小一半,转矩不变的电机来驱动其0-3000转加速时间=8.5*3.5=29.75毫秒.

所以在电机转矩一定的情况下,同一负载下,转子惯量小的电机能完成更高速的响应. ";

我假设电机转矩一样,转子惯量小的电机惯量比超出,而转子惯量大的电机惯量比刚好合适.那我不是要选转子惯量大的电机?那就要牺牲快速响应了?

电工A

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发表于:2008-07-21 12:37:45
66楼
我觉得并不是负载惯量与电机转子惯量之间存在匹配的问题,只是有当负载惯量过大时,电机的转矩一定而造成响应(加减速)变慢的问题.而负载惯量正好用电机惯量的倍数来描述.

波恩

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发表于:2008-07-21 13:18:53
67楼

3、“惯量匹配”是指两个物体相互机械作用时,动量传递、动能传递过程中,运动量改变最小、最平稳的条件;

4、所以在讨论“惯量匹配”时,把外力矩、外力的干涉作用扯进来是

==================================================================

在伺服系统应用中,“惯量匹配”恰恰是需要将“力矩”的作用“扯”进来不可的! 在伺服系统应用中讲“惯量匹配”的根本目的就是要追求快速性与稳定性的平衡,绝不仅仅是稳定性。这也恰恰是在不清楚伺服应用背景的前提下,空谈惯量匹配概念的根本原因所在!概念不清楚不要紧,不愿意弄清楚概念,才是更大的问题,尤其是千万不要在自己都不清楚的情况下,误导新入行的(年轻)人!

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发表于:2008-07-21 15:35:34
68楼
越来越糊涂了,我现在只求明白一个问题:如何快速的选择一台伺服?怎样才知道惯量是匹配的。

刘志斌

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发表于:2008-07-21 16:07:09
69楼

 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

刘志斌

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发表于:2008-07-21 16:13:30
70楼

 

     “这也恰恰是在不清楚伺服应用背景的前提下,空谈惯量匹配概念的根本原因所在!”

1、我认为搂主是在“清楚伺服应用背景的前提下”,想探究“惯量匹配”概念的原因所在;

2、看来,楼主抓住了一个大多数人都不清楚的、被各种概念混淆的“概念”!

 

刘志斌

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发表于:2008-07-21 16:20:00
71楼

“概念不清楚不要紧,不愿意弄清楚概念,才是更大的问题,尤其是千万不要在自己都不清楚的情况下,误导新入行的(年轻)人!”

1、概念不清楚不要紧,不愿意弄清楚概念,才是更大的问题!

2、“尤其是千万不要在自己都不清楚的情况下,误导新入行的(年轻)人!”,这个就没有必要担心了,因为自己本身讲的概念就不一定是对的,大家都在讨论!

3、谁是谁非,来人自有自己的理解和判断;

刘志斌

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发表于:2008-07-21 16:24:40
72楼

“在伺服系统应用中讲“惯量匹配”的根本目的就是要追求快速性与稳定性的平衡,绝不仅仅是稳定性。”

1、在伺服系统应用中讲“惯量匹配”的根本目的就是要追求“稳定性”,仅仅是“稳定性”!

2、“追求快速性”与追求“稳定性”是一对矛盾,“追求快速性”就必须减小转子惯量,可是追求“稳定性”却要增大转子惯量,这就是前边讨论出现过的争论之一;

3、例如:在车辆设计制造中,也同样遇到此矛盾,小车的底盘“要重”就是为了“稳”,而小车的底盘“要重”却影响车的快速性和灵活性;

波恩

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发表于:2008-07-21 16:40:39
73楼

面对“刘志斌”的见识和执着,还能继续说什么呢? 唯有希望不至于有太多的(新)人被如此误导下去!

ShowFine

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发表于:2008-07-21 16:54:32
74楼

看来,我如此一个“很好很强大的、千年等一回”的好帖,要成为口水帖了,阿弥陀佛!

呵呵,开个玩笑。  其实,我相信确实有非常非常多的朋友对这个问题都很迷惑,包括我自己也一样,但是我可不想不懂装懂,而且我也想寻根问底, 这才拿出来讨论一下,希望对不明白的朋友有益。

刘志斌

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发表于:2008-07-21 16:55:31
75楼

1、“稳定性”与“响应快速性”是一对矛盾,搞机械的无人不知!

2、“稳定性”相关的概念就是“惯量匹配”;

3、“响应快速性”相关的概念就是动力学方程;

4、从稳定性出发,需增大转子惯量;

5、从“响应快速性”出发,需要减小转子惯量;

6、我不相信你波恩认为我说的这些是错误的???

踏沙行

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发表于:2008-07-21 17:22:31
76楼

没想到这个帖子会这么热闹。对于这个问题,还以为我总结后,也就结束了,看来才是刚刚开始啊。

对于惯量匹配问题,我还是坚持我提出的
刚体绕定轴的转动定律:启动力矩=(负载转动惯量+电机转子转动惯量)*角加速度 ;

而对 刘志斌 的观点:

 ;1、两个质量、大小完全相同的小球,以不同速度在一条直线轨道上同向运动,在碰撞后,两球互换速度后同向运行;

2、两个质量、大小完全不相同切相差很大的小球,以不同速度在一条直线轨道上同向运动,在碰撞后,小球可能以原速度反向运行;

我只能这样说,如果求真的话,就必须回归到最原始的物理问题。正如我提出的见解一样,根本理论依据就是转动定律。

而刘工有些是拿现象来解释现象,不能让人心服,而只是让大家感觉“好像有道理”。我个人认为,刘工提出的是物理中的“动量定理”---Ft=mv′-mv

根据动量守恒,所以质量的大小和速度的大小在发生碰撞时会发生变化。仔细分析下,不是么?为什么有的会反向?有的会静止?和惯量有直接关系么?没有,究竟是停止、是反向,取决的是质量和速度的乘积。而惯量是什么?是物体的固有属性啊,和速度有关系么?没有!!! 转动惯量也只和物体质量和旋转中心的距离有关系的啊。

 ;

我的表述可能有些罗嗦,尽量往正确理解啊。不好意思。

波恩老兄,你应该明白我要表达的意思吧。只有确定了最终物理模型和理论,才有说服力!!!

踏沙行

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发表于:2008-07-21 17:24:03
77楼
你应该明白我要表达的意思吧

刘志斌

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发表于:2008-07-21 17:33:01
78楼

“究竟是停止、是反向,取决的是质量和速度的乘积。而惯量是什么?是物体的固有属性啊,和速度有关系么?没有!!!”

1、 ;“质量”就是平动物体的“惯量”,由于是转动,对应的就是“转动惯量”,所以“质量”就是“惯量”都是物体的固有属性;

2、究竟是停止、是反向,取决的是质量比,就是惯量比;

波恩

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发表于:2008-07-21 17:37:34
79楼

正如楼主所担心的,我也无意助纣为虐,将此贴变成口水大战,只是不想看到个别人脱离伺服系统这样一个高度应用化的系统背景,空谈割裂的貌似都正确的概念而已,我不打算纠缠脱离系统的概念,所以就恕不回答个别人的问题了,见谅!

刘志斌

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发表于:2008-07-21 17:41:15
80楼

“根本理论依据就是转动定律。 ”

1、在物理学中,为什么把“碰撞”现象列出来讲?

2、在物理学中,为什么用“动能”和“动量”两个物理量来描述物体的状态?

3、在物理学中为什么有“动量守恒”而不一定“动能守恒”?


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