电气工程师必懂——伺服篇3

电气工程师必懂——伺服篇3

伺服选型计算

步骤

计算转矩：连续负载工作转矩（TL）；加速时转矩（Ts）；计算速度：负载端转速；电机端转速；惯量匹配计算（JL/JM）

转矩计算

电机转矩计算包括负载转矩TL和启动转矩Ts，T = (TL+Ts) x S，S：安全系数。

TL：克服外力所需要的力矩，跟机械结构有关，如果是水平运动时主要是克服摩擦力，垂直运动时还要克服重力等的影响。

TS：启动需要的转矩，也就是产生角加速度所需要的转矩，根据公式Ts=Jα

J = 电机转子惯量和负载惯量折算到电机轴的惯量的和

α = 电机轴角加速度。

计算TS的关键为惯量的计算。

选型原则

伺服系统由伺服驱动器和伺服电机组成，其中最关键的又是伺服电机的确定，伺服电机型号的确定遵循以下原则：

电机最大转速>系统所需之最高移动转速。电机的转子惯量与负载惯量相匹配。连续负载工作转矩<电机额定转矩。电机最大输出转矩>系统所需最大转矩(加速时转矩)。

总结：扭矩、速度达到系统要求，转子惯量与负载惯量相匹配。

常见传动机构转动惯量的计算

惯量匹配

惯量比：负载惯量JL与电机转子惯量JM之比

转动惯量对伺服系统的精度，稳定性，动态响应都有影响，惯量大，系统的机械常数大，响应会使系统的固有频率下降，容易产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度因此，机械设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。衡量机械系统的动态特性时，惯量越小，系统的动态特性反应越好;惯量越大，马达的负载也就越大，越难控制，但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。不同的机构，对惯量匹配原则有不同的选择，且有不同的作用表现。

但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。不同的机构，对惯量匹配原则有不同的选择，且有不同的作用表现。理论：JL≤3JM，推荐惯量比在三到五倍之间。