关于惯量匹配的问题 点击：10314 | 回复：53
引用 笨鳥慢飛 的回复内容：
……當電機與旋轉台直傳(減速比=1) 電機的慣量=系統整個慣量當電機與旋轉台(減速比=10) 電機的慣量 X 100=系統整個慣量上面這兩具話只告訴你電機輸出的旋轉慣量會因加上減速機 后 所增加的慣量與減速比成平方正比符合 "電機的慣量 X (5－－-20) >=系統整個慣量" 選用電機的慣量與系統整個慣量才是匹配……
1、所谓惯量匹配，是指电机转子的惯量与负载惯量之间的关系；
2、什么算匹配，这与碰撞理论一致，当两个惯量相同的物体发生碰撞时，则会发生一个物体的动量状态完全传递给另一个物体，我们称此种现象为惯量匹配；
3、什么叫不匹配，这与碰撞理论一致，当一个物体与另一个惯量相比无穷大的物体发生碰撞时，则会发生这个物体的动量状态翻转，而惯量无穷大的物体运动状态不变，我们称此种现象为惯量不匹配；
4、所以电机的转动惯量与负载的转动惯量相等时（传动比=1），为惯量匹配；
5、如果传动比=10，那么电机的转动惯量等于负载折算到电机轴的惯量（负载惯量/100），为惯量匹配
6、可是电机的转子惯量不可能做得那么大，而且转子惯量大，增大了电机动力的无用负荷，所以一般规定负载惯量与电机惯量的比在一定范围内，例如笨鸟说的(5～20)；
7、电机转子与负载惯量之间的匹配与转子与负载之间的连接是柔性连接还是刚性连接有关；
8、一般原则是负载惯量大电机转子的惯量大，反之，负载惯量小要求电机转子的惯量也小；
9、一般情况下，电机转子的惯量远小于负载惯量；
引用 笨鳥慢飛 的回复内容：
…… 那系統慣量要匹配 又是為了什麼 這個才是樓主所要(很遺憾的事 他自己也不清楚)
1、所为惯量匹配有什么好处？
2、举例说，坐车时，有的车跑起来你觉得很颠跛，不舒服；
3、举例说，坐车时，有的车跑起来你觉得很稳，很舒服；
4、这是因为，有的车的本体轻惯量小，容易产生颠簸；
5、这是因为，有的车的本体重惯量大，就拟制了颠跛；
6、电机和负载惯量匹配，一样，电机与负载的链接就会受到较小的冲击；
7、电机和负载惯量不匹配，一样，电机与负载的链接就会受到较大的冲击；
8、电机和负载惯量匹配，一样，电机和负载一样很平稳，没有大的震动；
9、电机和负载惯量不匹配，一样，那么电机和负载惯量轻的运动就不平稳，容易产生大的震动，有时还会发出撞击声；
引用 笨鳥慢飛 的回复内容：
……系統慣量要匹配 才能讓機構準停 精度要求 ……
1、如果惯量不匹配，惯量轻的运动不稳，影响“機構準停”是可能的；
2、如果惯量不匹配，惯量轻的运动不稳，影响“精度要求”是可能的；
3、但是“機構準停 精度要求”主要还是控制的问题，就好像你说的，颠跛，不舒服，是 路面不平，很稳，很舒服，是加减速控制的好一样；
4、惯量就是个惯性的问题，惯量大，就是惯性大，状态不易改变表现稳，就是其根本的原因；
5、匹配是个动量传递的问题，匹配就能顺利传过去，不匹配就会有撞击、松动等现象产生；
6、大多数情况下，都不会有明显的差异，如果不匹配遇上共振等问题，就会突显出来！
引用 笨鳥慢飛 的回复内容：老劉 你總是 事後諸葛亮慣量的比喻竟然又想把他矇掉 慣量怎會是控制的問題 路面不平是我能控制的嗎 若比喻大馬拉大車 小馬拉小車 還貼切些 大馬拉大車 或大馬拉小車 這就叫匹配 小馬拉大車 這就不匹配
1、“大馬拉大車 小馬拉小車”或者“大馬拉小車 小馬拉大車”是个功率匹配的问题，匹配了损耗少；
2、负载阻抗与电源阻抗相等是个阻抗匹配的问题，这是个负载获得最大功率的问题，匹配了负载可获得最大功率；
3、惯量匹配，是个动量传递的问题，传递的好没有撞击，传递不好就有冲击、就有震动、就有松动等现象；
4、世间有很多匹配问题，各有各的缘由，各有各的作用，不能混为一谈！
5、你认为“還貼切些” ，是因为你还没有弄清楚它们的区别！
引用 ShowMotion 的回复内容：我现在不关心单个物体的受力分析，我现在迷惑于转动物体的碰撞如何来分析。我们都知道直线碰撞中冲量动量的转换是有限制条件的，那么转动物体的碰撞我是没听说过的，想如何验证的问题，它的限制条件是什么？
1、碰撞就是碰撞，要什么限制条件？
2、碰撞过程有各种表现，有各式各样的结果，把碰撞分成各种不同类别，不是什么“限制条件”！！！
3、对于圆周运动来说，角冲量、角冲量定理、角动量、角动量守恒定律、……与平动完全类似！！！
4、所谓惯量匹配，是指电动机与负载之间的碰撞问题，只要电动机的惯量与负载的惯量相等，角动量就能完全传递过去，称之为惯量匹配；
5、所谓惯量不匹配，是指电动机与负载之间的碰撞问题，只要电动机的惯量与负载的惯量相差无限大，角动量就不能传递过去，就会出现严重的撞击，称之为惯量不匹配；
引用 ShowMotion 的回复内容：引用 刘志斌 的回复内容：3、我说的电机与负载之间有链接、有间隙、有脱节、有松动……4、所以我把电机与负载看成两个独立体，它们之间有动量传递，有碰撞一样的惯量匹配问题！可不能这样理解，虽然采用丝杠、齿条存在机械间隙，但是伺服绝对不是您想象的依靠碰撞，伺服怕的就是碰撞！它希望没有间隙。太牵强了！打住，不能再讨论了。
1、为什么要打住？
2、讨论的正是要害问题，为什么要打住？
3、“伺服绝对不是您想象的依靠碰撞，……”，为什么要这样“吓编”？我这样说来吗？
4、伺服电机与负载间的动量传递，是靠连接传递的，在启动、停车、换向、加速、减速……等过程中，存在类似碰撞的角动量传递过程；
5、因为伺服电机与负载间不可能是无间的，总是有这样那样的连接问题，所以存在惯量匹配的问题！
6、如果认为电机、负载是无间的，那就没有惯量匹配问题，这也是消除惯量不匹配时存在各种缺陷的方法！
7、举例说，电机与负载惯量相等，这时即就是有间隙，也没有多大问题；
8、举例说，电机与负载惯量相差无穷大，这时如果存在间隙，就会出现损坏性撞击的大问题；
引用 笨鳥慢飛 的回复内容：
…… 以後寫著某人要搭車 寫成某人要撞車也說的通看完你所寫的 有些不解 伺服怎麼撞擊旋轉台????!!!!!
1、我来说坐车、坐飞机、做高速列车的问题；
2、大家都知道安全带吧，这就是防止碰撞的；
3、当你坐在飞机里吃饭的时候，当你坐在高速列车匀速运动的时候，你和你的坐位同速度，没有相对速度，你没有感觉到什么不安全的问题！
4、但是，车子起步、飞机起飞、换挡加速、减速、转弯、刹车、停车……等情况下，你和你的坐位之间就有相对速度，就有碰撞时的短时动量传递问题！
5、制造汽车、火车、飞机等交通工具时，座位的负荷主要能经得起上述过程中，人与座位之间冲撞力；
引用 笨鳥慢飛 的回复内容：
……在看看你貼在26圖 我知道怎麼撞擊 把鋼珠換成旋轉台 減速機 伺服電機 他們就可以撞來撞去我養的小狗 看到這段 牠笑了
1、你的小狗笑了，如果你也跟着笑了，那就说明没有必要和你说这个辩题；
2、因为这个实验说明了一个很重要的结论：
当两个质量相等的物体发生碰撞时，一个物体的动量完全传给了另一个物体的事实！
3、伺服拖动负载运动，正常匀速拖动期间没有惯量匹配的问题；
4、伺服拖动负载运动，在起步、加速、减速、换向、制动、停车……等过程中，就存在瞬时动量迅速传递的碰撞问题；
5、也就是说，系统惯量匹配时，电机的惯量与负载的惯量相等，上述这些过程不会发生大的破坏作用，系统的运行是安全的、平稳的、可靠的；
6、也就是说，系统惯量不匹配时，电机的惯量与负载的惯量相差无穷大，上述这些过程就会发生大的破坏作用，系统的运行是异常的、剧烈的、不可靠的；
7、伺服拖动负载正常匀速旋转运行期间，没有惯量匹配的问题；
引用 笨鳥慢飛 的回复内容：
……在呈現單一或整體的個體加上匹配那就需兩種以上個體帶有動能的個體(如 電機 +減速機 (齒輪)) 及被傳動個體(如轉台 絲桿)符合電機的慣量 X (5－－-20) >= 系統整個慣量 這樣的條件 才是匹配符合電機的慣量 X (5－－-20) >= 系統整個慣量 這樣的條件 才是匹配
1、伺服与负载的惯量匹配，就是伺服与负载的惯量相等；
2、但是，这样会影响系统的效率，因为电机本身在拖动中是一个很大的负担或者无用功；
3、所以将电机的惯量适当减小，但不能相差太大，这样就出现了“電機的慣量 X (5－－-20) >= 系統整個慣量 這樣的條件 ”；
4、在任何情况下，惯量小的物体状态容易改变，反之惯量大的物体状态不容易改变；
5、当惯量相差很大时，在碰撞过程中，惯量小的物体由于运动状态翻转而损坏！或者表现异常声响、出现撞击声等异常现象！
1、伺服与负载构成一个系统，但是不是一个刚性系统；
2、认为伺服与负载的链接有间隙、有松动、有伸缩、……；
3、也就是说在伺服与负载构成的系统中，存在电机与负载两个部分之间的相对运动，存在着两个部分之间的内力；
4、就好像一列火车，有好多车皮相互连接而成，车皮与车皮之间有相对运动，有内力的作用，大家坐过火车的人都有这种感性知识；
5、那么火车正常低速或高速匀速运动时，那么系统处于平衡运动状态，各部分之间没有相对运动，包括坐在座位上的人，都处于平衡状态，这时候系统内不存在内力，不存在相对运动，就没有惯量匹配的问题；
6、而在火车起步、加速、减速、转弯、刹车、停车……等瞬间，系统内部各部分之间就会发生相对运动，就有各部分之间的内力作用，由于是发生在瞬间，所以可以认为是各部分之间的相互碰撞，这种碰撞是可以听得见、看得着的，坐过火车的人都知道，所以此时系统内部才有惯量匹配的问题！
7、所以惯量匹配是个碰撞理论，有很多人不习惯我的这个说法，不要紧，只要是正确的，你们会看到正确的结论是统一的，如出一辙；
8、谨严不对，大家放开说，才能说出个正确的结果来！
1、在碰撞理论中，当两个质量相同的物体，相互碰撞时，一个物体把他的动量完全传递给另一个物体；
2、在碰撞理论中，当两个质量相差无穷大的物体，相互碰撞时，质量小的物体动量翻转180°，状态变化十分剧烈；
3、我们把1的情况，叫惯量匹配，把2的情况叫惯量不匹配；
4、在生产、生活中，人们巧妙地运用着上述理论，根据需要可以用1，也可以用2，举例说：
1）当你用手抓榔头柄，打桩或砸石头时，你会发现用质量小的榔头时，你的手会感到震动剧烈而十分难忍，甚至出了血泡、屌了皮，恰恰用质量大的榔头时，手感觉良好，这是因为质量大的榔头惯性大，状态不易改变；
2）在火车车皮的配备中，重车皮与重车皮组合在一起，轻车皮与轻车皮组合在一起，这样车皮与车皮之间的相互作用就小一点，车皮与车皮之间的撞击声就小得多！
1、还是说正题吧；
2、伺服与负载之间的链接，是惯量匹配了好，还是惯量不匹配好？
3、当然是惯量匹配了好，连接就不容易损坏、松动、……
4、伺服与负载之间，从动量的传递看，是惯量匹配了好，还是惯量不匹配好？
5、当然是惯量匹配了好，有利于伺服把动量完全传递给负载；
6、按照这个观点，伺服电机的惯量与负载惯量的匹配应该是，负载惯量大，伺服的惯量相应也要大；
7、按照这个观点，伺服电机的惯量与负载惯量的匹配应该是，负载惯量小，伺服的惯量相应也要小；
8、坚决要反对伺服惯量与负载惯量向背的情况发生！
9、那么伺服电机的惯量等于负载的惯量怎么样，从惯量匹配的优点看，是对的；
10、但是，电机的动力，总有一半是作用在伺服转子上，而不是作用在负载上，“因为电机的输出力矩是受到限制的，当控制给定的加速度过大，实际的加速度肯定跟不上，这时跟踪误差会逐渐加大，跟踪的相位也超出闭环控制的控制范围，最终控制系统会失效、发散乃至崩溃，所以伺服系统要限制伺服电机的负载转动惯量范围，电机惯量太大肯定不行。”
11、所以要限制伺服电机的惯量，以提高有用功，提高系统机械效率；
12、这一点与阻抗匹配相似：
1）阻抗匹配，当电源的阻抗与负载的阻抗相等时，即阻抗匹配时，负载可以从电源获得最大功率；
2）但是电力变压器，决不允许工作在阻抗匹配的条件下，因为电力变压器工作在阻抗匹配时，变压器本身的损耗占去总能量的1/2，输送电力的效率只有50%；
13、那么伺服电机的惯量小，有益于有用功的提高，有益于机械效率的提高，那么伺服电机的惯量是不是越小越好？
14、那当然不是，因为电机的惯量太小时，电机的震动增大，动量传不过去，连接容易损坏，等等惯量不匹配的缺陷成为突出矛盾，正如“力矩调节的敏感度会较高，容易引起高频振荡”；
15、所以要限制伺服电机的惯量太小的情况，要适当照顾惯量匹配的问题！
引用 ShowMotion 的回复内容：
……转动惯量匹配主要目的为了追求更好的控制效果，这里的匹配并非是惯量相等，而是一个合适的比例。……
1、如果伺服电机的惯量J1等于负载的惯量J2：
1）在加速时，若角加速度为β，则
电机转矩T=（J1+J2）β=J1β+J2β=电机转子转矩T1+负载转矩T2；
2）这时候电机产生的转矩T的50%作用于负载，50%作用于转子自身！
2、如果伺服电机的惯量J1等于负载的惯量J2/20：
1）在加速时，若角加速度为β，则
电机转矩T=（J1+J2）β=（J2/20）β+J2β=电机转子转矩T1+负载转矩T2；
2）这时候电机产生的转矩T的96%作用于负载，4%作用于转子自身！
3、从1、2计算得知，如果伺服电机的惯量与负载惯量相等，对控制效果影响最大的是动力损耗大，有效动力只有50%，严重不足！
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