转动惯量 角加速度:选择伺服电机后更大输出值将保持不变|时讯

关于转动惯量 角加速度（知道转动惯量怎么求角加速度） 的知识大家了解吗？以下就是小编整理的关于转动惯量 角加速度（知道转动惯量怎么求角加速度） 的介绍，希望可以给到大家一些参考，一起来了解下吧！

转动惯量的角加速度(知道怎么求转动惯量的角加速度)

用过或者学过伺服电机的人都会知道两个术语，刚性和惯性。那么这两个单元的作用是什么呢？

(相关资料图)

要说刚性，先说刚性。

刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力，是材料或结构弹性变形难易程度的表征。材料的刚度通常用弹性模量e来衡量，在宏观弹性的范围内，刚度是零件的载荷与位移的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的倒数叫做柔度，即单位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。

结构的刚度(k)是指弹性体抵抗变形和拉伸的能力。

k=P/δ

p是作用在结构上的恒力，δ是该力引起的变形。

旋转结构的旋转刚度(k)为:

k=M/θ

其中m是施加的力矩，θ是旋转角度。

比如我们知道钢管比较硬，橡皮筋在受到外力的时候变形一般比较小，而橡皮筋在受到同样的力的时候变形比较大。那么我们说钢管刚性强，橡皮筋刚性弱，或者说它们的柔韧性强。

在伺服电机的应用中，联轴器是连接电机和负载的典型刚性连接。而用同步带或皮带连接电机和负载就是典型的柔性连接。

电机的刚度是电机轴抵抗外界转矩干扰的能力，我们可以在伺服控制器中调节电机的刚度。

伺服电机的机械刚度与其响应速度有关。一般刚性越高，响应速度越高，但如果过高，电机容易产生机械共振。因此，在一般的伺服放大器参数中，有一个手动调整响应频率的选项。根据机器的共振点(其实就是增益调节参数)来调节，需要时间和经验。

在伺服系统的位置模式中，施加一个力来偏转电机。如果力大而偏转角小，则伺服系统被认为刚性强，反之伺服系统被认为刚性弱。注意，我这里说的刚性，其实更接近于反应速度的概念。从控制器的角度来看，刚度实际上是一个由速度环、位置环和时间积分常数组成的参数，其大小决定了机械的一个响应速度。

松下和三菱伺服都有自动增益功能，通常不需要特别调整。有些国产伺服只能手动调节。

其实不要求定位快，准确就好。阻力不大的时候，刚性低，也可以实现精确定位，但是定位时间长。因为刚性低的话定位慢，响应快定位时间短就会产生定位不准的错觉。

惯性描述了物体运动的惯性，惯性矩是物体绕其轴旋转的惯性的量度。转动惯量只与转动半径和物体质量有关。一般负载的惯性超过电机转子惯性的10倍，可以认为惯性大。

导轨和丝杠的转动惯量对伺服电机传动系统的刚度影响很大。在固定增益下，转动惯量越大，刚性越大，越容易引起电机抖动。转动惯量越小，刚性越小，电机越不容易抖动。通过更换较小直径的导轨和丝杆来减小转动惯量，使电机不会晃动，从而降低负载惯量。

我们知道，在选择伺服系统时，不仅要考虑电机的转矩和额定转速，还要计算机械系统折算到电机轴上的惯量，然后根据实际的机械动作要求和工件的质量要求，选择合适惯量的电机。

调试时(手动模式下)，惯性比参数的正确设定是充分发挥机械和伺服系统更佳性能的前提。

那么到底什么是“惯性匹配”呢？

其实也不难理解。根据牛二定律:

供给系统所需的扭矩=系统惯性矩J ×角加速度θ。

角加速度θ影响系统的动态特性。θ越小，控制器向系统发出指令的时间越长，系统响应越慢。如果θ发生变化，系统反应会忽快忽慢，影响加工精度。

选择伺服电机后，更大输出值将保持不变。如果期望θ的变化很小，那么J应该尽可能小。

另一方面，系统的惯性矩j =伺服电机的惯性矩JM+由电机轴转换的负载的惯性矩JL。

负载惯性JL由工作台、安装在其上的夹具和工件、螺钉、联轴器和其他线性和旋转运动部件的惯性组成，转换为电机轴的惯性。JM是伺服电机转子的惯性。选择伺服电机后，该值是一个固定值，而JL随工件负荷而变化。如果期望J的变化率更小，更好使JL的比例更小。

这就是通俗意义上的“惯性匹配”。

一般来说，惯性小的电机制动性能好，启动、加速、停止响应快，高速往复性好，适用于一些轻载、高速定位的场合。中大惯量的电机适用于负载高、要求稳定的场合，如一些圆周运动机构和一些机床行业。

所以伺服电机刚性太大，刚性不够，一般需要调整控制器的增益来改变系统的响应。惯量太大，惯量不够，这是负载的惯量变化和伺服电机的惯量的相对比较。

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