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利用传动比实现伺服电机的惯量匹配 点击：897 | 回复：48



刘志斌

    
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发表于：2012-12-21 11:47:40
楼主

利用传动比实现伺服电机的惯量匹配

刘志斌

 

1、在电机拖动系统中，电机的转动惯量与负载的转动惯量没有必然的联系；

2、大多数情况下电机的转动惯量总是小于负载的转动惯量；

3、如何实现电机的转动惯量与负载的转动惯量的匹配？

4、利用传动比可以实现电机与负载的惯量匹配：

     电机的惯量×α=负载的惯量/传动比的平方

     传动比的平方=负载惯量/电机惯量×α

5、所以传动比就是实现电机惯量与负载惯量匹配的“变换器”；

6、所以传动比是否合适，以系统是否实现惯量匹配为标准！

7、α为伺服惯量JM是负载惯量JL的倍数，α增大时系统惯量中伺服惯量JM的比例减小，系统加速度提高； 

 

 

 

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刘志斌

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发表于：2012-12-21 20:23:17
1楼

1、α为伺服惯量JM是负载惯量JL的倍数，α增大时系统惯量中伺服惯量JM的比例减小，系统加速度提高； 

2、α增大时，就是选惯量小的电机；

3、α减小时，就是选惯量大的电机；

4、由于负载转矩一定。α增大时，就是选惯量小的电机，系统惯量减小，力矩一定，系统加速度增大；

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刘志斌

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发表于：2012-12-21 20:26:27
2楼

5、由于负载转矩一定。α减小时，就是选惯量大的电机，系统惯量大，力矩一定，系统加速度减小；

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通讯网-原创军团

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发表于：2012-12-21 21:21:46
3楼

刘老师，运动控制很复杂，我最近就在研究最新的，这里面很深的。。。。。。

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刘志斌

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发表于：2012-12-21 21:40:43
4楼

引用 通讯网-原创军团 的回复内容：刘老师，运动控制很复杂，我最近就在研究最新的，这里面很深的。。。。。。

1、我说的不对的地方，一定要指出来！这样你就等于帮我；

2、就一个运动控制过程，没什么神秘的，难就难在他们各自的技术怎么做的不公开而已，我们必须靠自己的努力把它的谜底揭开；

 

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征

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发表于：2012-12-21 21:47:39
5楼

引用 通讯网-原创军团 的回复内容：刘老师，运动控制很复杂，我最近就在研究最新的，这里面很深的。。。。。。

这个图包含信息很多，搞明白了这个图，就基本对运动控制有个总体概念！

这个图不全，缺少加加速度，即冲击限制的那一部分！即在加速度下面应该还有一个图！

 

运动控制没有什么神秘的东西，都是基于牛顿定律的应用！

难在有人对一下公式不了解：

1） F(t) = ma(t) + f(t)

2)  a(t) = d V(t)/dt

3)  v(t) = d s(t)/dt

 

 



 

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征

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发表于：2012-12-21 21:48:48
6楼


 
 踩刘老师的帖子， 无心之举！

呵呵

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刘志斌

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7楼

1、Target Position (counts)                    指令位置脉冲数

2、Profiled Position (counts)                 位置环输出的脉冲数（编码器反馈脉冲数）

3、Velocity  (counts/sec)                     速度（脉冲数/秒，脉冲频率）

4、Acceleration (counts/sec^2)         加速度（脉冲数/秒平方，脉冲频率的变化率）

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刘志斌

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发表于：2012-12-21 23:38:33
8楼

“2、Profiled Position (counts)   位置环输出的脉冲数”，可以理解为编码器检测反馈脉冲数；

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刘志斌

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9楼

“3、Velocity  (counts/sec)    速度（脉冲数/秒，脉冲频率）”，伺服的速度=编码器检测反馈脉冲频率；

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刘志斌

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10楼

“4、Acceleration (counts/sec^2)  加速度（脉冲数/秒平方，脉冲频率的变化率）”，伺服的加速度=编码器检测反馈脉冲频率的变化率；

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刘志斌

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11楼

“1、Target Position (counts)   指令位置脉冲数”  为位置环给定脉冲数；

“2、Profiled Position (counts)   位置环输出的脉冲数”，可以理解为编码器检测反馈脉冲数；为位置环计数端反馈脉冲数/ 电子齿轮比；

“3、Velocity  (counts/sec)    速度（脉冲数/秒，脉冲频率）”，伺服的速度=编码器检测反馈脉冲频率；为速度环检测反馈速度；

“4、Acceleration (counts/sec^2)  加速度（脉冲数/秒平方，脉冲频率的变化率）”，伺服的加速度=编码器检测反馈脉冲频率的变化率；为电流环（转矩环）检测反馈电流参数；
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12楼

“1、Target Position (counts)   指令位置脉冲数”，速度环的给定速度为指令脉冲频率；

“2、Profiled Position (counts)   位置环输出的脉冲数”，可以理解为编码器检测反馈脉冲数；速度环的给定速度亦可为编码器脉冲频率/电子齿轮比

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13楼
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刘志斌

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14楼
1、 电机的惯量×α=负载的惯量/传动比的平方

      电机的惯量=负载的惯量/（传动比的平方×α）

      传动比的平方×α=负载惯量/电机惯量

2、伺服系统负载惯量是一定的，选用的伺服的惯量也是一定的，我们选择一定的传动比，就能实现系统的惯量平衡：

       传动比的平方×α=负载惯量/电机惯量

我们称 “传动比的平方×α”为系统惯量平衡值，“传动比的平方”偏离惯量平衡状态×α倍；

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发表于：2012-12-22 17:08:59
15楼

3、同功率的伺服电机，可以有不同惯量的电机：

1）低惯量电机，×α取值大，例如α=20，则系统传动比的平方取值，实际偏离匹配值“传动比的平方×α” 20倍，所以系统非平衡运行状态时，电机运行受负载的冲击大；

 

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发表于：2012-12-22 17:17:26
16楼

2）高惯量电机，×α取值小，例如α=5，则系统传动比的平方取值，实际偏离匹配值“传动比的平方×α” 只有5倍，所以系统非平衡运行状态时，电机运行受负载的冲击小；

3）纵观伺服系统惯量匹配，×α取值在（3～20）倍，就是说系统偏离惯量匹配值（3～20）倍，所以处于欠惯量匹配状态；

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刘志斌

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发表于：2012-12-22 17:25:26
17楼

4、所以伺服系统并没有追求惯量平衡，而是追求系统惯量JL/传动比（1/α+1）小，系统加速度大，速度相应快，特别是×α取值大时；

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刘志斌

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18楼
5、如果系统惯量平衡时，系统惯量是JL/传动比（1/α+1）=2JL/传动比，系统惯量最大，电机转子的惯量占系统惯量的1/2，在转矩一定的情况下，系统加速度小，负载速度反应慢，显得转矩不足！
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刘志斌

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19楼
6、如果系统设计时，额定转矩选的余量大，可适当选用高惯量的电机，以求系统运行惯量平衡而稳定！
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刘志斌

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发表于：2012-12-22 17:45:35
20楼
7、当依靠传动比使系统惯量平衡时，如果负载是大惯量系统，必然导致传动比选的大，负载运行速度偏低的情况出现，这是可以适当提高电机的额定转速，例如采用高速电机以弥补速度不足；
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