在伺服参数里,“负载惯量比(Load Inertia Ratio)”是一个非常关键的参数,它直接影响伺服的响应速度、稳定性和增益整定。下面用工程角度讲清楚它的含义和设置方法。
一、负载惯量比的含义
负载惯量比 = 负载惯量 ÷ 电机转子惯量
公式:
JL:负载惯量(机械负载折算到电机轴上的惯量)
JM:伺服电机自身转子惯量
这个比值反映的是:电机带动的机械负载“重不重”。
也就是说:
惯量比 | 含义 |
<1 | 负载很轻 |
1~5 | 负载适中 |
5~10 | 较大负载 |
>10 | 很重的负载 |
理论上,负载惯量比就是:“外部机械惯量与电机惯量的比例关系”。
二、为什么伺服需要知道这个参数
伺服驱动内部有速度环 / 位置环 / 电流环三环控制。
驱动器需要根据惯量比自动计算:
①速度环增益
②加减速响应
③共振抑制
④位置环稳定性
如果设置不正确,会出现:
设置错误 | 现象 |
惯量比太小 | 伺服震动 |
惯量比太大 | 响应慢、跟随误差大 |
极端错误 | 报警或共振 |
根据经验:
惯量比低 → 阻尼不足 → 容易抖动
惯量比高 → 带宽下降 → 响应慢
三、负载惯量如何计算
如果你知道机械结构,可以计算。
负载惯量换算到电机轴:
其中:
i= 传动比
Jload=负载实际惯量
常见负载惯量:
1.旋转机构
2.滚珠丝杆直线负载
折算到电机轴:
m:负载质量
p:丝杆导程
四、工程上如何设置(最实用)
其实现场一般不会计算,通常有三种方法:
方法1:自动识别(推荐)
一般伺服系统均有自动惯量识别功能。
自动惯量识别功能使用流程:
①空载或正常负载
②启动自动调谐
③驱动器自动计算惯量比
优点:最准确/自动匹配增益
这是现场最常用的。
方法2:经验值设置
如果不想自动整定:
一般设置:
机械类型 | 惯量比 |
皮带输送 | 3~5 |
丝杆模组 | 5~10 |
转台 | 10~20 |
机器人关节 | 20~50 |
大多数设备:5~10就很好
方法3:观察调试
看运动状态:
①抖动
说明:惯量比设置太小 需要调大参数值
②响应慢
说明:惯量比太大 需要调小参数值
五、举一个实际例子
假设:
电机转子惯量
JM = 0.35 kg·cm²
计算得到负载惯量
JL = 3.5 kg·cm²
则:
最终负载惯量比参数设置:10
sales@boer-transmission.com
上海市浦东新区惠南镇听谐路60号