伺（sì）服係統是機電產品中的重要環節，它能提供高水平的動態響應和扭矩密度，所以拖動（dòng）係（xì）統的發展（zhǎn）趨勢是用（yòng）交（jiāo）流伺服驅動取替傳統的液壓、直流、步進和（hé）AC變頻調速驅動，以便使係統性能達到一個全新的水平，包括更（gèng）短的周期、更高的生產（chǎn）率、更好的可靠性和更長的壽命。為了實現伺（sì）服電機的更好性（xìng）能，就必須對伺服電機（jī）的一（yī）些使用特點有（yǒu）所了解，下麵就跟（gēn）隨小編一起來學習一下吧。

　　一、噪聲，不穩定

　　在一些機械上使用伺服電機時，經常會（huì）發生噪聲過大，電機帶動負（fù）載運轉不穩定（dìng）等現象，出現此問題（tí）時，許多使用者的第一（yī）反應就（jiù）是（shì）伺服電機質量不好，因為（wéi）有時換成步（bù）進（jìn）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，但我們仔細分析伺（sì）服電機的（de）工作原理後，會發現這種結論是完全錯誤的。

　　交流伺服（fú）係統包括：伺服驅動、伺服電機和一個反饋傳感（gǎn）器。所有這些部件都（dōu）在一個控製閉環係統中運行（háng）：驅動器從外部（bù）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（xìng）進行動作或加減速，傳感器測（cè）量負載的位置，使驅動裝置對設定信息值和實際位（wèi）置值進行比較，然後通（tōng）過改變電機電流使實際（jì）位置值和設定信息值保持一致，當負載突然變化引起速（sù）度變化（huà）時，偏碼器獲知這種速度變（biàn）化後會馬上反應給伺服驅動器，驅動器又通過改變提供給伺服（fú）電機的電流值來（lái）滿足負載（zǎi）的變化，並重新返回到設定的速度。交流伺服係統是一個（gè）響應非常（cháng）高的全閉（bì）環係統，負載波動和速度較正（zhèng）之間的時間滯後響應是（shì）非常快的，此時，真正限製了係統響應效果（guǒ）的是機械連接裝置的（de）傳遞時間。

　　舉一個簡單例（lì）子：有一台（tái）機械，是用伺服電機通過V形帶（dài）傳動一個恒定速度、大慣性的負載。整個係統需要獲得恒定的速度（dù）和較（jiào）快的響應特（tè）性，分析（xī）其動作過程。

　　當驅動器（qì）將電（diàn）流送到電機（jī）時（shí），電機立（lì）即產生扭矩；一（yī）開始，由於V形帶（dài）會有（yǒu）彈（dàn）性，負載不會加速到像電機那樣快；伺服（fú）電機會比負載提前到達設定的速度，此時裝在電機上的偏碼器會削弱電流，繼而（ér）削弱扭矩；隨著V型帶張力的不斷增加會使電機速度變慢，此時驅（qū）動器又會去增加電流，周（zhōu）而（ér）複始（shǐ）。

　　在此（cǐ）例中，係統是振蕩（dàng）的，電機扭矩是波動的，負載速度也隨之波動。其結果當然會是噪音、磨損、不穩定了。不過，這都不是由伺服電機引起的，這種（zhǒng）噪聲和不穩定性，是來源於機械傳動裝置，是由（yóu）於伺服係統反應（yīng）速度（高）與機械傳遞或者反應時間（較長）不相匹配而（ér）引起的，即伺服電機（jī）響應快於係統調整新的扭矩所需的時間。

　　找到了（le）問題根源所在，再來解決當然就容易多（duō）了，針對以上例子，您可以：

　　（1）增加機（jī）械（xiè）剛性和降低係（xì）統的慣性，減少機械傳動部位的響應（yīng）時間，如把V形（xíng）帶更換成直接絲杆傳動或用齒輪箱代替V型帶；

　　（2）降低伺服係統的（de）響（xiǎng）應（yīng）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（yuán）因之一，針對不（bú）同的原（yuán）因，會有（yǒu）不同的解決辦法，如由機械共振引起的噪聲，在伺服方麵可采取共振抑（yì）製，低通濾波等方法，總之，噪（zào）聲和不穩定的原因，基本上都不會是（shì）由（yóu）於（yú）伺服電機本身所造成。

　　二、慣性匹配

　　在伺（sì）服係統選型及調試中（zhōng），常會碰（pèng）到慣量問題（tí）！

　　具體表現為：

　　1、在伺服係（xì）統選型時，除考慮電機的扭矩和額定速度等（děng）等因素外，我們還需要先（xiān）計算得知（zhī）機械係（xì）統換算到電機軸的慣量，再根據機械的實（shí）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（diào）試時（手動模式下（xià）），正確設定慣量比參（cān）數是充分（fèn）發揮機械及伺服係（xì）統最佳效能的前題（tí），此點在要求高（gāo）速高精度的係（xì）統上表現由為突出（台（tái）達伺服慣量比參數（shù）為1-37，JL/JM）。這樣，就有了慣（guàn）量匹（pǐ）配的問題！

　　那到底什（shí）麽是“慣量匹配”呢?

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

　　角加（jiā）速度θ影響係統的動態特（tè）性，θ越小，則由控製器發出指令到係統執行完（wán）畢的時間越長，係統（tǒng）反應越慢（màn）。如（rú）果θ變（biàn）化，則係統反應將忽快忽（hū）慢，影響加工精度。由於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（diàn）機（jī）的旋轉慣性動量JM+電機軸換算的負（fù）載慣性動量JL

　　負載慣量JL由（以工具機為例）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（shàng）的慣量組成。JM為伺服電機轉子慣量（liàng），伺服電機選定後，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（xiǎo）些。這就是通俗意義上的（de）“慣量匹配”。

　　知道了什麽是慣量匹配，那慣量匹配具（jù）體有什麽影響又如何確定呢?

　　影響：

　　傳動（dòng）慣量對伺服係統的精度，穩定性，動態響應都有影（yǐng）響，慣量大，係統的機（jī）械（xiè）常數大，響應慢，會使係統的固有（yǒu）頻率下降，容易產生諧振，因而限製了伺服（fú）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（shí）有（yǒu）利（lì），因此，機械設計時在不影（yǐng）響係統剛度的條件（jiàn）下，應盡量減小慣量（liàng）。

　　確定：

　　衡量機械係統的動態特（tè）性時，慣量越小，係統的（de）動態特性反應越好；慣（guàn）量越（yuè）大，馬達的負載也就越大，越難控製，但（dàn）機（jī）械（xiè）係統的慣（guàn）量需和馬達慣量相匹配才行（háng）。不同的（de）機（jī）構，對慣量（liàng）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（qiē）削時（shí），當負載慣量增加（jiā）時，會發生：

　　（1）控製指令改變時，馬達需花費較多時間才能達到新（xīn）指令的速度（dù）要求。

　　（2）當機台沿二軸執行弧式曲線（xiàn）快速切削時，會發生較大誤差：

　　①一般伺服電機通常狀況下，當JL≦JM，則上麵的問題不（bú）會發生；

　　②當JL=3×JM，則馬（mǎ）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（jiàn）議（yì）JL≦JM）；

　　③當JL≧3×JM，馬達的可控性會明顯下（xià）降，在高速（sù）曲線（xiàn）切削時表現突（tū）出。

　　不（bú）同（tóng）的機構動作及加工質量要求對（duì）JL與JM大小關係有不同的要求，慣（guàn）性匹配（pèi）的確定需要根據機械的工藝（yì）特點及（jí）加工質量要求來（lái）確定。

　　三（sān）、伺服電機選型

　　在選（xuǎn）擇好機（jī）械傳動方案以後，就必須（xū）對伺服電機的型號和大小進行選擇（zé）和確認。

　　（1）選型條件  —  一般情況下，選擇伺服電（diàn）機需滿足下列情況：

　　● 馬達最（zuì）大轉速>係統所需之最高移動轉速；

　　● 馬達的轉子慣量與負（fù）載慣量相匹配；

　　● 連續負載工作扭力≦馬達額定扭力（lì）；

　　● 馬達最大輸出扭力>係統所需最大（dà）扭力（lì）。

　　（2）選型計算：

　　● 慣量匹配計算

　　● 回轉速度計（jì）算

　　● 負載扭矩計算

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