电机惯量的疑问 点击:15510 | 回复:181



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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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波恩

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发表于:2010-08-20 10:52:20
161楼
一步登不了天!老手都是新手熬出来的,更何况惯量问题本来就公说公有理,婆说婆有理,能看到众多人等在此挤各色的牙膏,就是新手最好的学习机会了。

GUN

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发表于:2010-08-20 15:05:50
162楼
拿斯诺克打个比方哈:
白球去撞一乒乓球,乒乓球飞了。。。
白球去撞一铁球,   自己飞了。。。
只有去撞和自己质量差距不大的球,才能控制自如,爆147分啊。

刘岩利

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发表于:2010-08-20 17:06:46
163楼

为什么就不能每人整理一小篇文章,由浅入深的讲述一下自己的理解和看法呢,这样给新手一个好的学习机会。

论坛这种形式,本身就是用来拾遗补缺的。要系统、完整的了解点什么,论坛不是一个良好的渠道。

波恩

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发表于:2010-08-20 20:49:53
164楼

书籍也许系统,但未必实用,尤其是现如今的书籍。

 

技术和经验需要积累,想一招制敌,不现实。

ys.gong

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发表于:2010-08-22 12:25:06
165楼

电机的电气输出转矩为: T=T1+J1*dω/dt+T2+J2*dω/dt     T1---电机阻尼转矩,J1*dω/dt---电机贯量转矩,T2+J2*dω/dt --负载转矩,要快速定位,dω/dt 必需有好的动态特性,即T足够大。伺服位置环动态特性是在额定负载转矩下的指标。显然J2*dω/dt 会造成过载,限制J2即限过载。J1/J2依不同伺服位置环动态特性而定!独立讨论J1/J2一定会没结论。

 

笨鳥慢飛

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发表于:2010-08-24 09:15:25
166楼

请教! 伺服电机 怎么样划分 小惯量、中惯量、大惯量的 谢谢 -----------從外觀 電機瘦長 長度>外徑 小慣量  外徑越大慣量越大

多數對電機的扭力會在意可是慣量經常被忽略 尤其對速度精度不要求 反之碰到像高速分度 高速定長裁切 或印刷 若不知慣量在此扮演的角色 那準死

最後我也對慣量來形容 慣量大的電機 就像柴油車爬山坡 慣量小就像汽車爬山坡

竹山桥下车

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发表于:2010-08-24 11:48:32
167楼

在转子材料相同的情况下,

电机长度确定,半径越大的,惯量越大;电机半径确定,电机越长的,惯量越大。

需要高速且频繁定位的,就用低惯量的,对加工的稳定性要求高的,考虑用中大惯量。

benbenbull

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发表于:2010-08-29 21:27:27
168楼
控制理论中是没有惯量比这个提法的,因为理论中控制参数(如PID)参数变化范围非常大。实际上用计算机进行控制,这些参数变化的范围远远小于理论值。即你的拖动系统惯量比非常大,你会发现你很难找到参数让系统稳定下来并达到你需要的性能。即使找到了合适的参数,如果你使用柔性的连接件(皮带、链条等),你会发现电机轴停止了,而负载还在转,甚至皮带出现打滑,磨损大。这就是惯量不匹配的结果。如果你使用刚性大的连接,如直拖,则惯量比可以大一两个数量级,这时可以只考虑负载惯量。

xjyjsj11

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发表于:2011-03-24 15:46:53
169楼
还不如不看呢,原来里面这么复杂吗,简单化不行吗

yuanzhiguang1357

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发表于:2011-03-24 19:53:35
170楼
一楼说的不错,我顶一下。

xtyyh182

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发表于:2011-03-31 17:16:45
171楼
进来学习一下。不过看了还是很迷惑。。。。。。。。。

xiaoweny

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发表于:2011-04-14 16:40:17
172楼

小弟不才,发表一下愚见:

这个应该是系统稳定性上的问题,小惯量带大惯量负载会造成系统不稳定。详细的我也说不清。

hhkhhk0224

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发表于:2011-09-16 16:40:39
173楼

我最近也在研究类似的问题,呵呵这个贴很老了,跟一下希望大家别介意.

我认为这个惯量比的设置主要是表现在系统稳定性上的,这个跟系统的柔顺性在高频时候的响应有关.

当系统处于高频响应时,驱动器的视在惯量可能会很小,极端情况下就是电机转子惯量,但是由于实际的惯量肯定比这个大,也就是说,我们实际设置的增益是针对大惯量的,但是这个时候视在惯量小了,大增益对小惯量,这样增益裕度会减小.不合适的增益会引起振荡.

hhkhhk0224

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发表于:2011-09-16 16:57:30
174楼
回复内容:
对:刘岩利 关于

“如果联轴器刚性足够 那惯性比是不是可以忽略”

当然不是,无论怎么连接的,有负载,就有惯量比的问题。

内容的回复:

这个刚性本来就跟惯量比有关,当然也跟连接器件有关了.如果没有采用柔性连接器什么的,直接连,惯量比1:10000,相对来说,电机轴就是根头发丝,这时候它已经变柔了.

宏控达自动化科技

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发表于:2012-05-15 22:45:19
175楼

支持,刘志斌,本人现在正出现了这类问题.就是因为负载惯量比过大,出现超调.

 

 

madoca

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发表于:2014-09-01 15:50:04
176楼

正在理解这些相关概念,学习!

国产数控

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发表于:2014-09-07 00:27:54
177楼

刚接触,学习中,不是我的专业,下面有不当之处请见谅。

我看有不少人对刘志斌的碰撞形容有看法,不知我的下面的几个公式是否能帮到他:

1. 定量定理: F*dt=dp,  即: 合外力的冲量等于质点(或质点系)动量的增量。

2. 角动量定理:M=dL/dt, 即:质点所受的合外力矩等于它的角动量对时间的变化率。

   其中,角动量L=rxp=rxmv, r--质点相对于固定点的径矢,x--叉积

3.刚体定轴转动定律:M=J*a, 即:刚体对某一固定转轴的合外力矩等于对此转轴的转动惯量与所获得的角加速度的乘积。

根据以上三条定律,转动惯量与动量就联系上了。

但是,惯量匹配似乎要涉及惯量匹配的定义。不知道哪个是标准?

1) 有认为是为了使负载的功率变化率最大(理论上Jc=Jm),响应最快。Jc--折算到电机侧的负载转动惯量。从而引出最佳减速比或最佳螺距计算公式。

2) 也有认为只是为平稳性考虑的(这要区分是否刚连接,当然理论上完全刚性连接是不可能的,那么不知是否可以把刚性程度理解为连接器的传递效率)

不知是否还有其他的定义?

————————————————————————————————————————

今天想了下,是否可以这样考虑:

1)惯量匹配只是为了使负载功率变化率相对较大,响应较快。不匹配时,只要系统稳定,本身问题也不大,只是功率变化率较低,响应慢。当电机侧的负载转动惯量与电机转动惯量相等时,可称为惯量完全匹配(或最佳匹配);相差一个量级内(不同应用经验范围可能不同),基本上可称为惯量匹配。而且一般电机转动惯量不大于负载,否则可以选择更低惯量的电机。

2)不匹配时,容易有稳定性问题,这可能与联轴器有关(也包括机械上的其他环节,这里主要讨论联轴器)。联轴器刚性相同时,惯量比越大,稳定性越差;惯量比不变时,联轴器刚性大时,稳定性好,反之,稳定性差。因此,这就出现了刚性大的(比如一些高精度的小床子),可以选择小惯量的电机(负载电机惯量比较大),仍然可以保持精度和稳定性要求。虽然响应不是最快,但只要达到足够快速即可,同时小惯量电机会较经济。


EvalLi

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发表于:2014-09-07 01:05:28
178楼

说白了就是一个刚性问题,不知道各位在这里讨论神马。

高的响应能力在一定程度程度上能补偿刚性的不足,但是也不是无限的。关于惯量比实际相当与一个扰动而已。。。

新手上路各自小心

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发表于:2014-10-17 11:32:17
179楼

我觉得刘志斌解释的比较合理,以前也就这个问题纠结过很久,个人认为,伺服电机带动物体运动,本身就存在一个力的传递问题,在传递过程中,我们不能想当然的认为物体是一体或者完全刚性的,这样电机转子的惯量就有很大作用了,可以简单地用小球大球相撞实验去想象。

天涯小草

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发表于:2014-11-08 15:31:04
180楼

学习了,让我明白了惯量的定义,同时也知道了怎么对电机选型。


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