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是系统惯量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；
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；
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；
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；
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；
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！
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！
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；
8、当依靠传动比使系统惯量平衡时，如果负载是小惯量系统，必然导致传动比选的小，负载运行速度偏高的情况出现，这是可以适当降低电机的额定转速，例如采用低速电机以弥补速度过高；
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；
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；
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；
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；
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！
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！
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；
8、当依靠传动比使系统惯量平衡时，如果负载是小惯量系统，必然导致传动比选的小，负载运行速度偏高的情况出现，这是可以适当降低电机的额定转速，例如采用低速电机以弥补速度过高；
12-12-22 21:12
引用 kdrjl 在 2012/12/22 11:02:33 发言【内容省略】
你這個版主也先把他的內容看完 在做評定3、同功率的伺服电机，可以有不同惯量的电机：---樓主可不知電機有高低貫量之分
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----怎麼會(3---20) 是(5---20)
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還有很多錯誤 老劉毀人不倦 你這版主成了大幫兇
12-12-23 09:49
嗯？我没看到楼主在顶楼的发言有什么错误呀，电机的传动控制动态性能主要要就是看控制上的时间常数是否与旋转机械上的时间常数是否匹配。采用调整“齿轮比”以适应负载控制的稳定性，这个也是使用的一种手段之一。
楼上有不同的观点，也可以讨论呀。论坛就是百家争鸣嘛。
楼上有不同的观点，也可以讨论呀。论坛就是百家争鸣嘛。
12-12-23 13:58
“---樓主可不知電機有高低貫量之分”
1、楼主说：
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；
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；
2、“樓主可不知電機有高低貫量之分”笨鸟是什么意思？笨鸟是睁眼说瞎话？
1、楼主说：
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；
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；
2、“樓主可不知電機有高低貫量之分”笨鸟是什么意思？笨鸟是睁眼说瞎话？
最后修改：2012/12/23 14:04:54
12-12-23 14:01
“怎麼會(3---20) 是(5---20)”
1、笨鸟认为是“(5---20)”；
2、楼主认为是(3---20)；
3、各有各的依据！笨鸟说话太无理！
1、笨鸟认为是“(5---20)”；
2、楼主认为是(3---20)；
3、各有各的依据！笨鸟说话太无理！
12-12-23 14:04
我想，有几点应该说明：
第一，论坛的信息，就是一个参考量。不论是对错，都可以参考借鉴。若想确认其正确性，除了自己的批判与分析之外，还必须要对其做一个试验加以确认。实践是检验真理的标准。这个也适应自然科学的。
第二，技术论坛的精华帖，不要就视为是真理。精华仅代表他的精彩发言和精彩论述。代表他的原创性。看后觉得有道理未必就是是；无道理未必就是非。因为完全受个人的认识局限和知识面的局限。
第三，论坛应该提倡、鼓励发言者原创性和积极的争论。但反对把辩手的对立面当做“敌人”。使用“凡是敌人反对的，我们就有拥护；凡是敌人拥护的，我们就要反对”的做法。辩论是为了百家争鸣和百花齐放，不是为了树敌。
楼主的发言，提出了一个很好的论题，那就是传动控制一定要注意系统转动惯量的问题，它关乎系统的控制稳定性和动态性能指标问题。所以封精是为了引起人们对此问题的注意、兴趣；引发交流和讨论。
第一，论坛的信息，就是一个参考量。不论是对错，都可以参考借鉴。若想确认其正确性，除了自己的批判与分析之外，还必须要对其做一个试验加以确认。实践是检验真理的标准。这个也适应自然科学的。
第二，技术论坛的精华帖，不要就视为是真理。精华仅代表他的精彩发言和精彩论述。代表他的原创性。看后觉得有道理未必就是是；无道理未必就是非。因为完全受个人的认识局限和知识面的局限。
第三，论坛应该提倡、鼓励发言者原创性和积极的争论。但反对把辩手的对立面当做“敌人”。使用“凡是敌人反对的，我们就有拥护；凡是敌人拥护的，我们就要反对”的做法。辩论是为了百家争鸣和百花齐放，不是为了树敌。
楼主的发言，提出了一个很好的论题，那就是传动控制一定要注意系统转动惯量的问题，它关乎系统的控制稳定性和动态性能指标问题。所以封精是为了引起人们对此问题的注意、兴趣；引发交流和讨论。
12-12-26 18:57