伺服係統是機電產(chan) 品中的重要環節，它能提供高水平的動態響應和扭矩密度，所以拖動係統的發展趨勢是用交流伺服驅動取替傳(chuan) 統的液壓、直流、步進和AC變頻調速驅動，以便使係統性能達到一個(ge) 全新的水平，包括更短的周期、更高的生產(chan) 率、更好的可靠性和更長的壽命。為(wei) 了實現伺服電機的更好性能，就必須對伺服電機的一些使用特點有所了解，下麵就跟隨Kaiyun体育最新全网小編一起來學習(xi) 一下吧。

一、噪聲，不穩定

在一些機械上使用伺服電機時，經常會(hui) 發生噪聲過大，電機帶動負載運轉不穩定等現象，出現此問題時，許多使用者的第一反應就是伺服電機質量不好，因為(wei) 有時換成步進電機或是變頻電機來拖動負載，噪聲和不穩定現象卻反而小很多。表麵上看，確實是伺服電機的原故，但我們(men) 仔細分析伺服電機的工作原理後，會(hui) 發現這種結論是完全錯誤的。

交流伺服係統包括：伺服驅動、伺服電機和一個(ge) 反饋傳(chuan) 感器。所有這些部件都在一個(ge) 控製閉環係統中運行：驅動器從(cong) 外部接收參數信息，然後將一定電流輸送給電機，通過電機轉換成扭矩帶動負載，負載根據它自己的特性進行動作或加減速，傳(chuan) 感器測量負載的位置，使驅動裝置對設定信息值和實際位置值進行比較，然後通過改變電機電流使實際位置值和設定信息值保持一致，當負載突然變化引起速度變化時，偏碼器獲知這種速度變化後會(hui) 馬上反應給伺服驅動器，驅動器又通過改變提供給伺服電機的電流值來滿足負載的變化，並重新返回到設定的速度。交流伺服係統是一個(ge) 響應非常高的全閉環係統，負載波動和速度較正之間的時間滯後響應是非常快的，此時，真正限製了係統響應效果的是機械連接裝置的傳(chuan) 遞時間。

舉(ju) 一個(ge) 簡單例子：有一台機械，是用伺服電機通過V形帶傳(chuan) 動一個(ge) 恒定速度、大慣性的負載。整個(ge) 係統需要獲得恒定的速度和較快的響應特性，分析其動作過程。

當驅動器將電流送到電機時，電機立即產(chan) 生扭矩；一開始，由於(yu) V形帶會(hui) 有彈性，負載不會(hui) 加速到像電機那樣快；伺服電機會(hui) 比負載提前到達設定的速度，此時裝在電機上的偏碼器會(hui) 削弱電流，繼而削弱扭矩；隨著V型帶張力的不斷增加會(hui) 使電機速度變慢，此時驅動器又會(hui) 去增加電流，周而複始。

在此例中，係統是振蕩的，電機扭矩是波動的，負載速度也隨之波動。其結果當然會(hui) 是噪音、磨損、不穩定了。不過，這都不是由伺服電機引起的，這種噪聲和不穩定性，是來源於(yu) 機械傳(chuan) 動裝置，是由於(yu) 伺服係統反應速度（高）與(yu) 機械傳(chuan) 遞或者反應時間（較長）不相匹配而引起的，即伺服電機響應快於(yu) 係統調整新的扭矩所需的時間。

找到了問題根源所在，再來解決(jue) 當然就容易多了，針對以上例子，您可以：

（1）增加機械剛性和降低係統的慣性，減少機械傳(chuan) 動部位的響應時間，如把V形帶更換成直接絲(si) 杆傳(chuan) 動或用齒輪箱代替V型帶；

（2）降低伺服係統的響應速度，減少伺服係統的控製帶寬，如降低伺服係統的增益參數值。

當然，以上隻是噪聲、不穩定的原因之一，針對不同的原因，會(hui) 有不同的解決(jue) 辦法，如由機械共振引起的噪聲，在伺服方麵可采取共振抑製，低通濾波等方法，總之，噪聲和不穩定的原因，基本上都不會(hui) 是由於(yu) 伺服電機本身所造成。

二、慣性匹配

在伺服係統選型及調試中，常會(hui) 碰到慣量問題！

具體(ti) 表現為(wei) ：

1、在伺服係統選型時，除考慮電機的扭矩和額定速度等等因素外，我們(men) 還需要先計算得知機械係統換算到電機軸的慣量，再根據機械的實際動作要求及加工件質量要求來具體(ti) 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是充分發揮機械及伺服係統最佳效能的前題，此點在要求高速高精度的係統上表現由為(wei) 突出（台達伺服慣量比參數為(wei) 1-37，JL/JM）。這樣，就有了慣量匹配的問題！

那到底什麽(me) 是“慣量匹配”呢?

1、根據牛頓第二定律：“進給係統所需力矩T=係統傳(chuan) 動慣量J×角加速度θ

角加速度θ影響係統的動態特性，θ越小，則由控製器發出指令到係統執行完畢的時間越長，係統反應越慢。如果θ變化，則係統反應將忽快忽慢，影響加工精度。由於(yu) 馬達選定後最大輸出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(wei) 例）工作台及上麵裝的夾具和工件、螺杆、聯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(wei) 伺服電機轉子慣量，伺服電機選定後，此值就為(wei) 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(yi) 上的“慣量匹配”。

知道了什麽(me) 是慣量匹配，那慣量匹配具體(ti) 有什麽(me) 影響又如何確定呢?

影響：

傳(chuan) 動慣量對伺服係統的精度，穩定性，動態響應都有影響，慣量大，係統的機械常數大，響應慢，會(hui) 使係統的固有頻率下降，容易產(chan) 生諧振，因而限製了伺服帶寬，影響了伺服精度和響應速度，慣量的適當增大隻有在改善低速爬行時有利，因此，機械設計時在不影響係統剛度的條件下，應盡量減小慣量。

確定：

衡量機械係統的動態特性時，慣量越小，係統的動態特性反應越好；慣量越大，馬達的負載也就越大，越難控製，但機械係統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。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(hui) 發生：

（1）控製指令改變時，馬達需花費較多時間才能達到新指令的速度要求。

（2）當機台沿二軸執行弧式曲線快速切削時，會(hui) 發生較大誤差：

①一般伺服電機通常狀況下，當JL≦JM，則上麵的問題不會(hui) 發生；

②當JL=3×JM，則馬達的可控性會(hui) 些微降低，但對平常的金屬切削不會(hui) 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(hui) 明顯下降，在高速曲線切削時表現突出。

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

三、伺服電機選型

在選擇好機械傳(chuan) 動方案以後，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：

● 馬達最大轉速>係統所需之最高移動轉速；

● 馬達的轉子慣量與(yu) 負載慣量相匹配；

● 連續負載工作扭力≦馬達額定扭力；

● 馬達最大輸出扭力>係統所需最大扭力。

（2）選型計算：

● 慣量匹配計算

● 回轉速度計算

● 負載扭矩計算

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