問題二 慣性匹配西門子伺服電機系統(tǒng)慣性

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量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機;

2、在調試時(手動模式下)，正確設定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機械及伺服系統(tǒng)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，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

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

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