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利用传动比实现伺服电机的惯量匹配 点击:933 | 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; 

 

 

 




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;

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;

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。。。。。。

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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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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发表于:2012-12-21 21:48:48
6楼


 
 踩刘老师的帖子, 无心之举!

呵呵

刘志斌

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发表于:2012-12-21 23:34:45
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

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;

刘志斌

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发表于:2012-12-21 23:40:57
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;

刘志斌

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发表于:2012-12-21 23:42:45
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;

刘志斌

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发表于:2012-12-21 23:52:20
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;电流环(转矩环)检测反馈电流参数;

刘志斌

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发表于:2012-12-21 23:58:48
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

刘志斌

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刘志斌

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发表于:2012-12-22 16:55:02
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;

刘志斌

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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;

 

刘志斌

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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;

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;

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!

刘志斌

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发表于:2012-12-22 17:40:23
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!

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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