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);
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;
惯量匹配这个问题也困扰了我很久,从头到尾看完了整个帖子,发表一点拙见。
需要考虑惯量匹配这个问题,原因在于电机输出轴和机构之间并非刚性连接,如果是直接驱动,或者把电机输出轴和机构之间焊死,自然是不需要考虑惯量匹配。
牛顿第二定律在转动时表现为力矩=惯量*角加速度,惯量和质量一样,都是运动物体惯性的表现形式。
电机轴、连接器、机构之间作用力应该是比较复杂的,不管是否可以称为“碰撞”,终究是存在力与运动的传递。虽然可能不能简单的用两个小球碰撞刚体碰撞理论解释,但总的趋势应该差不多(或许可以理解为非完全弹性碰撞),这可能是为什么认为惯量匹配1比1最佳的原因。
对67楼ShowMotion的阐述,个人有点异议,如有错误欢迎指教:
“如果负载转动惯量J很大时,在位置模式、速度模式下,需要负载物体按照某个加减速曲线去工作时,问题就来了,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,负载惯量太大肯定不行。”
个人认为这里应该不是负载转动惯量太大,而是系统总惯量,即电机+负载惯量。
“那么惯量太小行吗?负载惯量太小时,控制不存在失效崩溃的问题,也由公式分析T=J.ε,在加速度较小时,因负载惯量小,需要的力矩也很小,需要静止或微动时,力矩调节的敏感度会较高,容易引起高频振荡”
个人认为力矩“调节敏感度”是由增益等控制参数决定的,与惯量无关。而且同样,这里应该是总力矩。