负载惯性和电机惯性对电机伺服系统的影响

目前，各种类型的永磁电机已经悄然进入国民经济的各个领域，如家电、智能与信息机械、汽车工业、造纸工业、纺织工业、精密机床工业、军工等。得到了广泛的应用，并进入了蓬勃发展的阶段。对无刷DC永磁电机和自控永磁同步电机的基本理论、设计方法及其选择进行细致的分析和深入的探讨，已经成为一个新的课题，而伺服系统是引领或跟进电机发展的新事物。

对于伺服系统，增益越高，系统越敏感，对命令的响应越快。但是增益太高会导致系统不稳定。通过调节伺服放大器来调节系统增益，当系统具有超调量小于5%且相移小于90的临界阻尼时，系统可以在最大响应和最小不稳定性之间获得很好的折衷，建立时间最小。

当系统稳定时，如果驱动机构的惯性增大，就会出现低频不稳定；如果驱动机构的惯性减小，就会出现高频不稳定。因此，系统惯性，尤其是负载惯性和电机惯性的匹配，不仅影响系统的动力传递，也是导致系统不稳定甚至不可控的最重要因素之一。

如何消除负载惯量与电动机惯量之间的严重不匹配？

一般情况下，负载惯性不易改变。为了消除负载惯性和电机惯性高度不匹配引起的无效运动和柔性位移，可采取以下措施：

(1)采用合适的变速机构，尽可能减小负载惯量和电机惯量的不匹配。

(2)二是提高机械系统的刚度。

(3)如果措施(1)和(2)无效，可以采用增加电机轴惯性的方法，以尽可能减小负载惯性和电机惯性之间的不匹配。

电动机的选用方案

在最小化负载惯量和电机惯量不匹配的过程中，通常有两种电机选择方案：

选择低惯性电机。选择低惯性电机，有助于降低系统的总惯性，使系统获得更高的加速度和更大的频带宽度；在加速性能最大化的同时，利用变速机构可以使负载惯量和电机惯量的失配最小化。然而，为了匹配负载的惯性和电机的惯性，采用最佳速比方案的成本很高，有时可能无法实现。

选择大惯性电机

当选择低惯性电机的方案无法实现时，有时最好选择采用大惯性电机，在相同扭矩等级的转轴上安装飞轮，这样可以在伺服驱动系统的最高动态性能和稳定性之间提供合理的折衷。

根据上述原则，设计人员可以与配件供应商合作，在综合分析所有可用方案的可行性、系统性能和制造成本的基础上，做出合理的决策。

什么是伺服系统？

伺服系统，也称为伺服系统，是一种用于精确跟踪或再现某一过程的反馈控制系统。伺服系统是一种自动控制系统，在该系统中，对象的位置、方向和状态等输出受控变量可以跟随输入目标的任意变化。它的主要任务是根据控制命令的要求对功率进行放大、变换和控制，从而可以灵活方便地控制驱动装置输出的扭矩、速度和位置。

在许多情况下，伺服系统是指其受控变量为机械位移、位移速度和加速度的反馈控制系统。它的作用是使输出的机械位移(或转角)精确地跟踪输入的位移(或转角)。其结构原则上与其他形式的反馈控制系统没有区别。伺服系统最初用于国防工业，如火炮控制、船舶和飞机的自动驾驶、导弹发射等。然后逐渐扩展到国民经济的许多部门，如自动机床、无线跟踪控制等。

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