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| 關(guān)于伺服電機(jī)的剛性和慣量（BJ） |
| 2022年2月14日 |
剛度是指材料或結(jié)構(gòu)在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力，是材料或結(jié)構(gòu)彈性變形難易程度的表征。材料的剛度通常用彈性模量E來(lái)衡量。在宏觀彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力，它的倒數(shù)稱(chēng)為柔度，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛度和動(dòng)剛度。一個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度（k）是指彈性體抵抗變形拉伸的能力。k=P/δ，P是作用于結(jié)構(gòu)的恒力，δ是由于力而產(chǎn)生的形變。
轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度（k）為：k=M/θ 其中，M為施加的力矩，θ為旋轉(zhuǎn)角度。
舉個(gè)例子，我們知道鋼管比較堅(jiān)硬，一般受外力形變小，而橡皮筋比較軟，受到同等力產(chǎn)生的形變就比較大，那我們就說(shuō)鋼管的剛性強(qiáng)，橡皮筋的剛性弱，或者說(shuō)其柔性強(qiáng)。在伺服電機(jī)的應(yīng)用中，用聯(lián)軸器來(lái)連接電機(jī)和負(fù)載，就是典型的剛性連接；而用同步帶或者皮帶來(lái)連接電機(jī)和負(fù)載，就是典型的柔性連接。
電機(jī)剛性就是電機(jī)軸抗外界力矩干擾的能力，而我們可以在伺服控制器調(diào)節(jié)電機(jī)的剛性。
伺服電機(jī)的機(jī)械剛度跟它的響應(yīng)速度有關(guān)，一般剛性越高其響應(yīng)速度也越高，但是調(diào)太高的話，很容易讓電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械共振，所以，在一般的伺服放大器參數(shù)里面都有手動(dòng)調(diào)整響應(yīng)頻率的選項(xiàng)，要根據(jù)機(jī)械的共振點(diǎn)來(lái)調(diào)整，需要時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)（其實(shí)就是調(diào)增益參數(shù)）。 
在伺服系統(tǒng)位置模式下，施加力讓電機(jī)偏轉(zhuǎn)，如果用力較大且偏轉(zhuǎn)角度較小，那么就認(rèn)為伺服系統(tǒng)剛性強(qiáng)，反之則認(rèn)為伺服剛性弱。注意這里的剛性，其實(shí)更接近響應(yīng)速度這個(gè)概念。從控制器角度看的話，剛性其實(shí)是速度環(huán)、位置環(huán)和時(shí)間積分常數(shù)組合成的一個(gè)參數(shù)，它的大小決定機(jī)械的一個(gè)響應(yīng)速度。其實(shí)如果不要求定位快，只要準(zhǔn)，在阻力不大的時(shí)候，剛性低，也可以做到定位準(zhǔn)，只不過(guò)定位時(shí)間長(zhǎng)。因?yàn)閯傂缘偷脑挾ㄎ宦�，在要求響�?yīng)快、定位時(shí)間短的情況下，就會(huì)有定位不準(zhǔn)的錯(cuò)覺(jué)。
而慣量描述的是物體運(yùn)動(dòng)的慣性，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是物體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的度量。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只跟轉(zhuǎn)動(dòng)半徑和物體質(zhì)量有關(guān)。一般負(fù)載慣量超過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量的10倍，可以認(rèn)為慣量較大。
導(dǎo)軌和絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)伺服電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛性影響很大，固定增益下，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，剛性越大，越易引起電機(jī)抖動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小，剛性越小，電機(jī)越不易抖動(dòng)�？赏ㄟ^(guò)更換較小直徑的導(dǎo)軌和絲桿減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量從而減小負(fù)載慣量來(lái)讓電機(jī)不抖動(dòng)。
我們知道通常在伺服系統(tǒng)選型時(shí)，除考慮電機(jī)的扭矩和額定速度等等參數(shù)外，我們還需要先計(jì)算得知機(jī)械系統(tǒng)換算到電機(jī)軸的慣量，再根據(jù)機(jī)械的實(shí)際動(dòng)作要求及加工件質(zhì)量要求來(lái)具體選擇具有合適慣量大小的電機(jī)。
在調(diào)試時(shí)（手動(dòng)模式下），正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)****效能的前提。
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