电机惯量的疑问 点击：15510 | 回复：181
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这是因为电机轴与负载之间都不是刚性连接的，而是通过联轴器或者螺丝柔性连接的，柔性连接的机构类似一个弹簧，力总是先通过电机作用到弹簧，然后再通过弹簧变形拖动负载，传递的过程需要时间，在运动的过程中，会出现电机已经到位，而负载还没有拖到位的情况，负载的运动总是滞后于电机的，而反馈传感器大多安装在电机上，在往复运动中，如果电机已经到位，负载还没有到位，由于惯性，负载还将继续运动，等负载真正到位之后，由于惯性，负载不会停止，而是继续压缩弹簧，向前运动，等到负载速度降为零时，压缩的弹簧又将产生拖动力，使负载向相反的方向运动，如果电机惯量不够大，变形的弹簧也会带动电机轴朝着与负载相反的方向运动，然后能量通过弹簧的弹性变形在电机与负载之间来回传动，造成谐振。谐振一般都是发生在电机停止的时候。以上是直观的解释。如果推倒力矩电流到负载之间的传递函数，考虑到柔性连接，就会发现电流到负载之间有一个二阶的共振模型，画出Bode图，可以看到，随着负载惯量比的增大，谐振的峰值会降低的，这就使得电流信号不容易激起谐振了。一句话，电机惯量和负载惯量的匹配主要是改善谐振。参见《控制系统设计指南》，George Elliss 著， 刘君华 汤晓君译，电子工业出版社。
“我现有一台机器（惯量定了），电机用1KW的，如果用小惯量/中惯量/大惯量，它们会的什么结果？ ”
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日系伺服同样是1KW，小惯量的，可能是额定速度3000rpm，额定力矩3Nm；中惯量的，可能是额定速度2000rpm，额定力矩5Nm，也可能是额定速度1500rpm，额定力矩6Nm；大惯量的，可能是额定速度1000rpm，额定力矩10Nm。
看看这差异，就可以想象驱动效果的差别！
伺服电机选型，首先看的是力矩和转速，其次是惯量，至于功率除了可以部分指导配电容量，根本就是捎带脚的结果，大概也只有日本人会这样指导选型，国人也就跟着折进去了。
to " 双片机"：这是一个很实例化的需求！
如果机械部分已定，则对于驱动轴而言，负载和负载惯量就已经确定了。再假设“符合力矩要求的电机有N种”，注意这里所谓的符合要求，很可能忽略了一件事，就是电机自身的惯量，所以才会出现“是不是要选转子惯量最小的电机(因为总惯量小，加速快)”这样的疑问。
对此，多数伺服系统选型的指导原则是，伺服电机的力矩选择不仅需要考虑被折算到电机轴端的驱动对象的机械负载（工作阻力和摩擦阻尼），也必须考虑系统的惯性负载（加减速力矩），尤其是对于快速性有较高要求的系统。因此片面选择小惯量电机，未必是最合适的选择。
比如，在负载波动较大，或联轴节刚度偏软的情况下，电机的惯量偏小反而对运行平稳不利，在这种情况下，宁愿选择惯量稍大，以保证系统的运行平稳性。如果还要兼顾系统的快速性，则建议选用力矩也偏大一些的电机，不过最好同时提高联轴节的刚度。
波恩大哥，我是不是可以这样理解你上面这段话的意思：如果在不影响系统稳定的前提下，就可以尽量选择转子惯量小的电机呢？这样系统的快速性提高了，而又不影响稳定性。
to “belion”：伺服的这一参数原则上最好和物理上的实际比例保持一致，在经典的PID控制系统中，惯量比只是系统增益的一个因子，因而即使不一致，也只是系统增益有所变化，在系统稳定性没有问题的前提下，伺服也照样可以工作，而且可能还工作的不错。这就是PID算法的模型无关性带来的结果。
to “路人丁”：如果目标是快速性，而且负载惯量又很小，当然是电机的惯量小了系统快，但是太小也不合适。在这个问题上，其实不建议大家把目标盯在惯量比上， 而是应该关注系统的总体性能要求。还拿快速性做例子，关注点首先应该是系统的加速能力， 也就是驱动力矩减掉阻尼力矩负载后与总惯量的比值，然后再看惯量比，因为有快速性要求，所以惯量比不宜大，也不要太小，0.5～2，相对合适。对快速性有特别要求的时候，可以大马拉小车，惯量比甚至可以选在0.5以内。
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