电机力矩及稳定性问题.doc

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资料：转动惯量大小与伺服系统的关系【转载】
(2013-02-1609:50:08)HYPERLINK"javascript:;"转载▼
标签：HYPERLINK"http://search.sina.com.cn/?c=blog&q=????&by=tag"教育我们选伺服电机，一般为了高速定位，资料上都推荐负载惯量比电机转子惯量，不大于3。可是我就不明白了：这关电机转子惯量啥事？电机只管输出转矩就行了！换句话说，两台电机输出同样的假设可以输出同样的力矩，那么应该是电机转子惯量越小的越好啊！因为电机克服自身惯量所需要的力就少了！而且电机惯量越小，越利于高速启停啊。那为啥还得电机惯量和负载惯量匹配呢？

刘志斌8楼回复时间：2008-7-1710:41:42
“本质问题是电机惯量小，力矩就小的缘故”，楼上的是这个意思吗？踏沙行9楼回复时间：2008-7-1710:44:27
基本是这个意思。之所以受到制约，就是因为加工和设计工艺的原因。这也是为什么有些电机有这个指标：扭矩质量比。牛x的伺服厂家，这个指标很高的。不牛的厂家，一般都不提。
波恩18楼回复时间：2008-7-1721:08:51
系统追求快速性的本质在于运动部件的加减速能力，因而才会有“小马拉大车，还是大马拉小车”的比喻，在这里马的大小指的是力矩能力，车的大小指的是系统惯量，要追求系统的加减速能力，就必须以相对更大的力矩去拖动目标惯量，在业内关于几倍惯量匹配之说，只不过是一种概念性的指导，同样力矩的伺服电机，完全可以有不同的转子惯量，同理，相同的转子惯量，也可能对应不同的力矩能力，因此单纯以惯量比来衡量系统的快速性，显然是存在差异的。所以说，对于最终系统而言，需要关心不是转子与负载的惯量比，而是电机力矩能力与系统总惯量（电机惯量与负载惯量之和）的比，即系统加减速能力。至于电机的惯量大小与力矩大小的关系，其实并不存在严格的对应关系，在特定的电磁设计水平下，电机的力矩正比于气隙所围成的圆柱体的体积，这个体积越大，力矩越大，在相同的体积下，转子越细长，惯量越小，越短粗惯量越大。
刘志斌23楼回复时间：2008-7-1810:54:34
为了说明问题，我现举例说明几种情况：1、大家都坐小车，如果小车的底盘很轻，你会有什么感觉？2、惯性飞轮为什么要增大惯量？3、为什么有重的鎯头，还有轻的鎯头，什么时候用重的，什么时候用轻的？5、用一个质量小弹球去打击一个质量大的钢块，是谁被打飞了？6、这个问题既不是小马拉大车的问题，也不是电机惯量小，力矩就小的缘故！7、之所以要“电机惯量和负载惯量匹配”的本质是，在电机与负载相互作用过程中，动量突变过程中，或者说出现冲击时，惯量小的一方加速度太大，速度变化太大而出现相互撞击或脱离失去控制的缘故！！！
8、就是说，在电机带动负载运行期间，电机转子与负载之间在惯量匹配的情况下，相互撞击或冲击的作用就很小！否则就很大！“大家都坐小车，如果小车的底盘很轻，你会有什么感觉？”1、当小车底盘轻时，在路面不平事，就会出现激烈颠簸，这是因为车在与地面之间相互作用时，因为车的惯量小而产生的；2、当你坐在车里，在激烈颠簸时，你会离开座位飞起来，是因为你得惯量太小，换一个200公斤的巨人就不会离开座位了；
刘志斌28楼回复时间：2008-7-1817:16:04
1、从公式：角加速度=启动力矩/（负载转动惯量+电机转子转动惯量）来看，电机转子转动惯量越小越好！
2、而搂主的问题是，电机惯量和负载惯量匹配的问题：
1）电机惯量和负载惯量匹配的问题，考虑的不是“角加速度=启动力矩/（负载转动惯量+电机转子转动惯量）”！
2）电机惯量和负载惯量匹配的问题，考虑的是电机惯量和负载惯量之间的相互作用，与外力矩无关！
3）如果电机惯量和负载惯量不匹配，就会出现电机惯量和负载惯量之间动量传递时发生较大的撞击！！！

枫叶29楼回复时间：2008-7-1817:41:42
28楼说的很有道理，其实就是负载惯量的匹配问题用过伺服驱动器的人都知道，伺服系统参数的调整跟惯量比有很大的关系，惯量比越大，参数调整越趋边缘化，也越难调整，振动抑制能力也越差。所以惯量比大了，系统参数调整将会是一件很难做的事情。在没有自适应调整的情况下，系统的默认参数在1-3倍惯量下，系统会达到最佳工作状态。firstrazor30楼回复时间：2008-7-1820:15:04
基本同意刘志斌的，很形象地解释了惯量比关乎系统稳定性的问题。
firstrazor31楼回复时间：2008-7-1820:19:26
枫叶解释也同意。自适应调整就是测出实际系统的惯量比，这是一个已确定的系统中唯一与负载有关的变数。有了惯量比和其他一些系统固有参数，就可以决定控制系