問題二：慣性匹配

在伺服系統(tǒng)選型及調(diào)試中，常會碰到慣量問題！

具體表現(xiàn)為：

1、在伺服系統(tǒng)選型時，除考慮電機的扭矩和額定速度等等因素外，我們還需要先計算得知機械系統(tǒng)換算到電機軸的慣量，再根據(jù)機械的實際動作要求及加工件質(zhì)量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機；

2、在調(diào)試時（手動模式下），正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機械及伺服系統(tǒng)最佳效能的前題，此點在要求高速高精度的系統(tǒng)上表現(xiàn)由為突出（臺達伺服慣量比參數(shù)為1-37，JL/JM）。這樣，就有了慣量匹配的問題！

那到底什么是“慣量匹配”呢?

1、根據(jù)牛頓第二定律：“進給系統(tǒng)所需力矩T=系統(tǒng)傳動慣量J×角加速度θ

角加速度θ影響系統(tǒng)的動態(tài)特性，θ越小，則由控制器發(fā)出指令到系統(tǒng)執(zhí)行完畢的時間越長，系統(tǒng)反應越慢。如果θ變化，則系統(tǒng)反應將忽快忽慢，影響加工精度。由于馬達選定后最大輸出T值不變，如果希望θ的變化小，則J應該盡量小。

2、進給軸的總慣量“J=伺服電機的旋轉(zhuǎn)慣性動量JM+電機軸換算的負載慣性動量JL

負載慣量JL由（以工具機為例）工作臺及上面裝的夾具和工件、螺桿、聯(lián)軸器等直線和旋轉(zhuǎn)運動件的慣量折合到馬達軸上的慣量組成。JM為伺服電機轉(zhuǎn)子慣量，伺服電機選定后，此值就為定值，而JL則隨工件等負載改變而變化。如果希望J變化率小些，則最好使JL所占比例小些。這就是通俗意義上的“慣量匹配”。

知道了什么是慣量匹配，那慣量匹配具體有什么影響又如何確定呢?

影響：

傳動慣量對伺服系統(tǒng)的精度，穩(wěn)定性，動態(tài)響應都有影響，慣量大，系統(tǒng)的機械常數(shù)大，響應慢，會使系統(tǒng)的固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振，因而限制了伺服帶寬，影響了伺服精度和響應速度，慣量的適當增大只有在改善低速爬行時有利，因此，機械設(shè)計時在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，應盡量減小慣量。

確定：

衡量機械系統(tǒng)的動態(tài)特性時，慣量越小，系統(tǒng)的動態(tài)特性反應越好；慣量越大，馬達的負載也就越大，越難控制，但機械系統(tǒng)的慣量需和馬達慣量相匹配才行。不同的機構(gòu)，對慣量匹配原則有不同的選擇，且有不同的作用表現(xiàn)。例如，CNC中心機通過伺服電機作高速切削時，當負載慣量增加時，會發(fā)生：

（1）控制指令改變時，馬達需花費較多時間才能達到新指令的速度要求；

（2）當機臺沿二軸執(zhí)行弧式曲線快速切削時，會發(fā)生較大誤差：

①一般伺服電機通常狀況下，當JL≦JM，則上面的問題不會發(fā)生

②當JL=3×JM，則馬達的可控性會些微降低，但對平常的金屬切削不會有影響。（高速曲線切削一般建議JL≦JM）

③當JL≧3×JM，馬達的可控性會明顯下降，在高速曲線切削時表現(xiàn)突出

不同的機構(gòu)動作及加工質(zhì)量要求對JL與JM大小關(guān)系有不同的要求，慣性匹配的確定需要根據(jù)機械的工藝特點及加工質(zhì)量要求來確定。

問題三、伺服電機選型

在選擇好機械傳動方案以后，就必須對伺服電機的型號和大小進行選擇和確認。

（1）選型條件  —  一般情況下，選擇伺服電機需滿足下列情況：

  ●    馬達最大轉(zhuǎn)速>系統(tǒng)所需之最高移動轉(zhuǎn)速；

  ●    馬達的轉(zhuǎn)子慣量與負載慣量相匹配；

  ●    連續(xù)負載工作扭力≦馬達額定扭力；

  ●    馬達最大輸出扭力>系統(tǒng)所需最大扭力（加速時扭力）。

（2）選型計算：

  ●    慣量匹配計算（JL/JM）

  ●    回轉(zhuǎn)速度計算（負載端轉(zhuǎn)速，馬達端轉(zhuǎn)速）

  ●    負載扭矩計算（連續(xù)負載工作扭矩，加速時扭矩）