一．前言：    

　　伺服系统是机电产品中的重要环节，它能提供程度的动态响应和扭矩密度，所以拖动系统的开展趋向是用交流伺服驱动取替传统的液压、直流、步进和AC变频调速驱动，以便使系统性能到达一个全新的程度，包括更短的周期、更高的消费率、更好的牢靠性和更长的寿命。为了完成伺服电机的更好性能，就必需对伺服电机的一些运用特性有所理解。本文将浅析伺服电机在运用中的常见问题。   

二．噪声，不稳定 

　　客户在一些机械上运用伺服电机时，经常会发作噪声过大，电机带动负载运转不稳定等现象，呈现此问题时，许多运用者的反响就是伺服电机质量不好，由于有时换成步进电机或是变频电机来拖动负载，噪声和不稳定现象却反而小很多。外表上看，的确是伺服电机的原故，但我们认真剖析伺服电机的工作原理后，会发现这种结论是完整错误的。   

　　交流伺服系统包括：伺服驱动、伺服电机和一个反应传感器（普通伺服电机自带光学偏码器）。一切这些部件都在一个控制闭环系统中运转：驱动器从外部接纳参数信息，然后将一定电流保送给电机，经过电机转换成扭矩带动负载，负载依据它本人的特性停止动作或加减速，传感器丈量负载的位置，使驱动安装对设定信息值和实践位置值停止比拟，然后经过改动电机电流使实践位置值和设定信息值坚持分歧，当负载忽然变化惹起速度变化时，偏码器获知这种速度变化后会马上反响给伺服驱动器，驱动器又经过改动提供应伺服电机的电流值来满足负载的变化，并重新返回到设定的速度。交流伺服系统是一个响应十分高的全闭环系统，负载动摇和速度较正之间的时间滞后响应是十分快的，此时，真正限制了系统响应效果的是机械衔接安装的传送时间。

　　举一个简单例子：有一台机械，是用伺服电机经过V形带传动一个恒定速度、大惯性的负载。整个系统需求取得恒定的速度和较快的响应特性，剖析其动作过程： 当驱动器将电流送到电机时，电机立刻产生扭矩；一开端，由于V形带会有弹性，负载不会加速到象电机那样快；伺服电时机比负载提早抵达设定的速度，此时装在电机上的偏码器会削弱电流，继而削弱扭矩； 随着V型带张力的不时增加会使电机速度变慢，此时驱动器又会去增加电流，循环往复。   

　　在此例中，系统是振荡的，电机扭矩是动摇的，负载速度也随之动摇。其结果当然会是噪音、磨损、不稳定了。不过，这都不是由伺服电机惹起的，这种噪声和不稳定性，是来源于机械传动安装，是由于伺服系统反响速度(高)与机械传送或者反响时间（较长）不相匹配而惹起的，即伺服电机响应快于系统调整新的扭矩所需的时间。   

　　找到了问题本源所在，再来处理当然就容易多了，针对以上例子，您能够：（1）增加机械刚性和降低系统的惯性，减少机械传动部位的响应时间，如把V形带改换成直接丝杆传动或用齿轮箱替代V型带。（2）降低伺服系统的响应速度，减少伺服系统的控制带宽，如降低伺服系统的增益参数值。    

　　当然，以上只是噪起，不稳定的缘由之一，针对不同的缘由，会有不同的处理方法，如由机械共振惹起的噪声，在伺服方面可采取共振抑止，低通滤波等办法，总之，噪声和不稳定的缘由，根本上都不会是由于伺服电机自身所形成。  

三．惯性匹配 

　　在伺服系统选型及调试中，常会碰到惯量问题！详细表现为：1在伺服系统选型时，除思索电机的扭矩和额定速度等等要素外，我们还需求先计算得知机械系统换算到电机轴的惯量，再依据机械的实践动作请求及加工件质量请求来详细选择具有适宜惯量大小的电机；2在调试时（手动形式下），正确设定惯量比参数是充沛发挥机械及伺服系统效能的前题，此点在请求高速高精度的系统上表现由为突出。这样，就有了惯量匹配的问题！ 

那到底什么是“惯量匹配”呢？ 

　　1.依据牛顿第二定律：“ 进给系统所需力矩T = 系统传动惯量J × 角加速度θ　角加速度θ影响系统的动态特性，θ越小，则由控制器发出指令到系统执行终了的时间越长，系统反响越慢。假如θ变化，则系统反响将忽快忽慢，影响加工精度。由于马达选定后输出T值不变，假如希望θ的变化小，则J应该尽量小。 ”

　　2.进给轴的总惯量“J＝伺服电机的旋转惯性动量JM ＋ 电机轴换算的负载惯性动量JL负载惯量JL由（以工具机为例）工作台及上面装的夹具和工件、螺杆、联轴器等直线和旋转运动件的惯量折合到马达轴上的惯量组成。JM为伺服电机转子惯量，伺服电机选定后，此值就为定值，而JL则随工件等负载改动而变化。假如希望J变化率小些，则使JL所占比例小些。这就是浅显意义上的“惯量匹配”。

晓得了什么是惯量匹配，那惯量匹配详细有什么影响又如何肯定呢？ 

　　1．影响：传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，响应慢，会使系统的固有频率降落，容易产生谐振，因此限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度，惯量的恰当增大只要在改善低速匍匐时有利，因而，机械设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。

　　2．肯定：权衡机械系统的动态特性时，惯量越小，系统的动态特性反响越好；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，对惯量匹配准绳有不同的选择，且有不同的作用表现。 例如，CNC中心机经过伺服电机作高速切削时，当负载惯量增加时，会发作：

　　1.控制指令改动时，马达需破费较多时间才干到达新指令的速度请求；

　　2.当机台沿二轴执行弧式曲线快速切削时，会发作较大误差

　　1.普通伺服电机通常情况下，当JL ≦ JM,则上面的问题不会发作。 

　　2.当JL ＝ 3×JM ，则马达的可控性会些微降低，但对平常的金属切削不会有影响。(高速曲线切削普通倡议JL ≦ JM) 。

　　3.当JL ≧3× JM，马达的可控性会明显降落，在高速曲线切削时表现突出。

　　不同的机构动作及加工质量请求对JL与JM大小关系有不同的请求，惯性匹配确实定需求依据机械的工艺特性及加工质量请求来肯定。 

四．问题三：伺服电机选型 

　　在选择好机械传动计划以后，就必需对伺服电机的型号和大小停止选择和确认。 

　　（1）选型条件：普通状况下，选择伺服电机需满足下列状况：  

　　　1.马达转速＞系统所需之挪动转速。  

　　　2.马达的转子惯量与负载惯量相匹配。 

　　　3连续负载工作扭力≦马达额定扭力

　　　4.马达输出扭力＞系统所需扭力（加速时扭力） 

　　（2）选型计算： 

　　　1.  惯量匹配计算（JL/JM） 

　　　2.  回转速度计算（负载端转速，马达端转速） 

　　　3.  负载扭矩计算（连续负载工作扭矩，加速时扭矩）