機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題: 如何理解慣量比的問題 [打印本頁(yè)]
作者: 淡然 時(shí)間: 2017-1-13 14:27
標(biāo)題: 如何理解慣量比的問題
本帖最后由 淡然 于 2017-1-13 14:03 編輯
感覺這篇關(guān)于“慣量比”的文章分析比較到位，轉(zhuǎn)帖分享。感謝@茉莉素馨 社友提供的鏈接,。
經(jīng)常玩運(yùn)控的朋友一定都聽到過“慣量比”這個(gè)詞兒，“老法師”們通常對(duì)慣量匹配都有著各自獨(dú)到的見解，比如在某些運(yùn)控應(yīng)用中慣量比要小于某個(gè)數(shù)值,，10,、5、3或者更小,，也有的說要控制精度高,，就得降低慣量比......等等。
不僅如此,，在某些廠家的產(chǎn)品手冊(cè)中,，對(duì)其電機(jī)產(chǎn)品的選型還有關(guān)于慣量比的“推薦值”。比如下面摘錄的某電機(jī)的選型樣本,，注意紅色方框部分,。
(, 下載次數(shù): 290)
上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 威望 -10 點(diǎn)
那么，為什么會(huì)有慣量比的問題,？它對(duì)與運(yùn)控系統(tǒng)會(huì)帶來什么樣的影響呢,？這就要從前文書提到的關(guān)于“傳動(dòng)剛性”的問題談起。
前文書說了,，當(dāng)運(yùn)控傳動(dòng)鏈剛性不佳時(shí),，在驅(qū)動(dòng)側(cè)（也就是電機(jī)側(cè)）與被驅(qū)動(dòng)側(cè)（負(fù)載側(cè)）之間會(huì)產(chǎn)生“間隙”或/和“彈性”效應(yīng)，電機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)力傳輸?shù)截?fù)載有遲滯,，并且在兩側(cè)之間會(huì)有相對(duì)位移,。
在系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的過程中，電機(jī)需要輸出扭矩驅(qū)動(dòng)負(fù)載的加減速運(yùn)動(dòng),，但由于電機(jī)側(cè)與負(fù)載側(cè)所受到的作用力的不同步,，造成相互之間有速度差,，同時(shí)由于雙方之間有相對(duì)位移空間，于是驅(qū)動(dòng)側(cè)與被驅(qū)動(dòng)側(cè)會(huì)產(chǎn)生“彈性碰撞”,。
而受到這樣的“彈性碰撞”的影響,，驅(qū)動(dòng)與負(fù)載兩側(cè)會(huì)受到大小相同而方向相反的“碰撞力”的影響并改變運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)改變雙方相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向,，然后在間隙空間的另一側(cè)再次“碰撞”,。周而復(fù)始，電機(jī)側(cè)與負(fù)載側(cè)在動(dòng)態(tài)加減速運(yùn)行時(shí),，不斷進(jìn)行著“彈性碰撞”,。
這些“碰撞”會(huì)給電機(jī)的運(yùn)行速度和位置帶來“偏差擾動(dòng)”，同時(shí)這些偏差會(huì)通過電機(jī)編碼器實(shí)時(shí)反饋給運(yùn)控系統(tǒng),，系統(tǒng)會(huì)“本能”地對(duì)這些由于碰撞產(chǎn)生的“偏差擾動(dòng)”進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,。之所以說時(shí)“擾動(dòng)”，是因?yàn)檫@些偏差本身并不是真實(shí)的負(fù)載位置和速度誤差,，而是由于上述頻繁的“碰撞”改變了電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)而產(chǎn)生的“額外”的誤差,。
說到這，貌似和本文題目“慣量比”還沒啥關(guān)系嘛,！甭著急,，接下來就要放大招了。
前面說的“彈性碰撞”這個(gè)詞,，是不是好熟悉的樣子,？對(duì)哦，在中學(xué)物理有教過彈性碰撞的幾個(gè)定律的,，什么動(dòng)量守恒定律,、能量守恒定律啥的......
不過呢，那些定量的運(yùn)算和分析,，咱在這就不用費(fèi)那個(gè)勁燒腦了,，直接說最關(guān)鍵的定性結(jié)論吧。在彈性碰撞過程中,，如果物體質(zhì)量（慣性）越大,，其碰撞后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)叫。粗|(zhì)量越小,，碰撞帶來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)酱�,。換言之，物體質(zhì)量（慣性）越大,，在碰撞中更容易保持接近原有運(yùn)行狀態(tài),。
對(duì)于運(yùn)控應(yīng)用而言，如果系統(tǒng)慣量比大，就意味著電機(jī)慣量較小,，那么在非剛性的彈性傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)加減速運(yùn)動(dòng)過程中，由于間隙和彈性效應(yīng)產(chǎn)生的電機(jī)側(cè)與負(fù)載側(cè)的“彈性碰撞”,，會(huì)對(duì)慣量較小的電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生較大的“擾動(dòng)”,，這就直接增加了系統(tǒng)控制調(diào)整的難度，輕則影響控制精度,，嚴(yán)重的可能造成電機(jī)的抖動(dòng)甚至系統(tǒng)的振動(dòng)和崩潰,。在這種情況下，我們通常的做法,，就是降低運(yùn)控系統(tǒng)的頻率響應(yīng)值（增益）,，而此時(shí)的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能自然也就隨之下降了。
反過來,，較小的慣量比,，意味著相對(duì)較高的電機(jī)慣量，在上述的“碰撞”過程中,，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受到的“擾動(dòng)”也就相應(yīng)的小了,，這樣運(yùn)控系統(tǒng)控制調(diào)整的難度就降低了，更容易讓電機(jī)和系統(tǒng)達(dá)到比較穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài),，自然也就能夠較好的確保其控制精度,。
所以，慣量比的問題本質(zhì)上是由于動(dòng)力源與負(fù)載之間的非剛性傳動(dòng)連接而帶來的,，它其實(shí)是關(guān)于在運(yùn)動(dòng)過程中“以誰為主”的問題。
如果選擇使用較大的慣量比,，那么意味著電機(jī)驅(qū)動(dòng)力將更多的作用在自身的運(yùn)動(dòng)上,，而受到相對(duì)較小的負(fù)載擾動(dòng)，而系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更多的以電機(jī)為主,。從對(duì)系統(tǒng)把控力度方面看,，這當(dāng)然是我們更希望的。
這就好像在一輛大巴上,，某一個(gè)乘客在車上的來回跑動(dòng),，對(duì)于車輛的運(yùn)行幾乎不會(huì)產(chǎn)生什么影響，但如果是整車的乘客按照同樣的步調(diào)來回移動(dòng),，那么情況就完全不同了,。
那么是不是說，在剛性傳動(dòng)系統(tǒng)中,，就沒有慣量比的問題了呢,？
這個(gè)問題比較復(fù)雜，因?yàn)槭聦?shí)上并不存在絕對(duì)的剛性傳動(dòng)，只要驅(qū)動(dòng)力和加速度足夠大,，任何傳動(dòng)連接都是“軟”的,。
不過，有一點(diǎn)是肯定的,，如果系統(tǒng)傳動(dòng)剛性越大,，就能夠使用更大的慣量比匹配。比如我們后面會(huì)談到“直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)”,。
(, 下載次數(shù): 228)
上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 威望 -10 點(diǎn)
作者: 鏗鏘大姜 時(shí)間: 2017-1-13 15:08
讀過控制工程和理論力學(xué),，理解這東西難么？
沒讀過控制工程,，連增益是啥都不懂,，還談啥慣量比，談啥運(yùn)動(dòng)控制和精度
都是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),，還要給基礎(chǔ)知識(shí)掃盲
樓主也算辛苦有心了,！
只怕更多的人還是來這里記個(gè)數(shù)，拿回去,，以后就按5去設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)了,！
補(bǔ)充內(nèi)容 (2017-1-16 12:49):
書上有的東西，自動(dòng)控制原理都成熟了,，還要我談什么,？非要我用自己的語(yǔ)言去總結(jié)前人已經(jīng)完美歸納好的知識(shí)，有味道么,？學(xué)機(jī)械怎么能說懂點(diǎn)控制,？控制工程就是機(jī)械專業(yè)的基本功！都是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)�,�,！
補(bǔ)充內(nèi)容 (2017-1-18 11:37):
蔡皓618 你真別亂叫，越叫越顯得你無知,，隨隨便便有人談個(gè)慣量比你都上來維護(hù),，俺看得出來你是個(gè)啥水平的玩意；俺不必自報(bào)家門,，管理員如果看得到我的ip,，他自然知道我在啥公司
補(bǔ)充內(nèi)容 (2017-1-18 11:40):
也有社友來過我公司，我們啥產(chǎn)品,，啥東西,，不是你這種說話水平的人玩得起的；論壇里別打嘴架,，你覺得樓主談的好,，你就看他的帖子，你覺得我說得有道理，自己就去買本自動(dòng)控制去,。別亂叫,，切記，越叫越顯得自己無知
補(bǔ)充內(nèi)容 (2017-1-19 08:27):
淡然元帥,，這論壇我來了很久,，您是注冊(cè)賬號(hào)的本人否？本以為你還算是有點(diǎn)水平的人,，怎么也能說出讓別人亮出自己的小家伙的那種幼稚的話,？說話真像個(gè)孩子！我讓蔡xx切記的話,，您再看看吧,！
補(bǔ)充內(nèi)容 (2017-1-19 08:56):
俺以后也不亂說了，說了一堆沒技術(shù)含量的話,，打了沒有用的嘴架,，再見，孩子們
作者: 未來第一站 時(shí)間: 2017-1-14 23:19
回去看書去了,。
作者: 淡然 時(shí)間: 2017-1-15 20:53
看哪方面的書？控制,？
作者: yingqiuyao 時(shí)間: 2017-1-17 16:26
回去看書去了,。.......
作者: 駱歡 時(shí)間: 2017-1-18 15:54
怎么沒有繼續(xù)呢
作者: 和龍 時(shí)間: 2017-1-18 16:07
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
作者: 0377zjp 時(shí)間: 2017-1-18 17:02
你所說的剛性其實(shí)就是為振動(dòng)服務(wù)的
作者: 空想1990 時(shí)間: 2017-1-20 18:55
學(xué)習(xí)了
作者: 63417138 時(shí)間: 2017-1-21 15:58
說得很透徹,。
噴子們不要噴了，真的說得很好
一般情況下慣量我是這樣匹配的：國(guó)產(chǎn)電機(jī)3倍以內(nèi),，進(jìn)口的5倍以內(nèi),。
至于伺服電機(jī)前面是否配減速箱,，或者絲桿減箱,，要根據(jù)實(shí)際情況來選擇，這里涉及的東西非常多,。
作者: 夢(mèng)寒 時(shí)間: 2017-2-5 09:17
我能說啥也沒有看懂么,？？,？
慚愧啊~~~
控制工程和理論力學(xué),，好，記住了。先看看書吧
作者: 張曉剛zxg 時(shí)間: 2017-2-8 22:47
學(xué)習(xí)了,，謝謝分享
作者: hoot6335 時(shí)間: 2017-2-9 00:56
1+1=2低級(jí)嗎,？MD華羅庚欺世盜名！
作者: 海角一棵樹 時(shí)間: 2017-2-9 09:07
多了解
作者: 只有快樂 時(shí)間: 2017-5-23 20:18
回去看機(jī)械手冊(cè)去了&
作者: ktangwu 時(shí)間: 2017-6-22 11:46
說的很有道理,，是有必要回去看看當(dāng)次大學(xué)學(xué)的那些課程了,，在學(xué)校學(xué)習(xí)都是理論，不能很深入的了解,，現(xiàn)在工作中深入下去才發(fā)現(xiàn)這些知識(shí)都是值得深挖一輩子的,。
請(qǐng)問，樓主分享的這篇文章出處在哪,？想看看其他部分,，特別是直接驅(qū)動(dòng)方面。目前有個(gè)直接驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),。
作者: zwr1234 時(shí)間: 2017-6-22 11:53
學(xué)習(xí)了
作者: RONG融 時(shí)間: 2017-6-22 13:13
解釋的在透徹,，也要自己領(lǐng)悟。
作者: Yeoman 時(shí)間: 2017-6-22 14:34
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
作者: Yeoman 時(shí)間: 2017-6-22 14:46
又看了一邊,，總算有點(diǎn)明白了
作者: iyxx37 時(shí)間: 2017-7-8 19:25
結(jié)論是我猜的,，結(jié)果猜對(duì)了
作者: iyxx37 時(shí)間: 2017-7-8 19:27
我從負(fù)載動(dòng)能和轉(zhuǎn)子動(dòng)能方面想的
作者: iyxx37 時(shí)間: 2017-7-8 19:44
本人對(duì)控制完全不懂，留個(gè)名
不知這書咋樣
控制工程基礎(chǔ) 第3版
本教材是在董景新,、趙長(zhǎng)德等編著的《控制工程基礎(chǔ)（第2版）》的基礎(chǔ)上,，引入近年來相關(guān)內(nèi)容的發(fā)展重新編寫的，主要面向機(jī)械類,、儀器類及其他非控制專業(yè)本科生,，被列入普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。主要內(nèi)容包括控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,、時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)分析,、控制系統(tǒng)的頻率特性、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析,、控制系統(tǒng)的誤差分析和計(jì)算,、控制系統(tǒng)的綜合與校正、根軌跡法,、控制系統(tǒng)的非線性問題,、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。該教材突出機(jī)械運(yùn)動(dòng)作為主要控制對(duì)象,，并對(duì)其數(shù)學(xué)模型和分析綜合重點(diǎn)作了介紹,；著重基本概念的建立和解決機(jī)電控制問題的基本方法的闡明, 并簡(jiǎn)化或略去了與機(jī)電工程距離較遠(yuǎn)、較艱深的嚴(yán)格數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容,；引入和編寫了較多的例題和習(xí)題,便于自學(xué),。本教材融入了有關(guān)的機(jī)電一體化新技術(shù)和新分析方法,，可供相關(guān)領(lǐng)域的科技人員參考。同時(shí),，為了配合本教材的使用,，還制作了《控制工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》、教師用《控制工程基礎(chǔ)習(xí)題解》和多媒體課件,，以供選用,。
作者: 5555a 時(shí)間: 2017-7-25 13:32
學(xué)習(xí)了
作者: Captain.sT 時(shí)間: 2017-7-28 19:21
挺有用的
作者: 5555a 時(shí)間: 2017-8-3 09:52
挺有用的
作者: 華子2110 時(shí)間: 2017-8-17 14:36
謝謝樓主分享，非常不錯(cuò)的帖子,。
作者: 蘭溪YK 時(shí)間: 2018-5-6 16:56
講的很好
作者: 挺萌的TMD 時(shí)間: 2018-5-6 22:37
“管理員如果看得到我的ip,，他自然知道我在啥公司”看你這句話寫的,，暴露了你在工作時(shí)間，用公司電腦逛論壇,，跟人打嘴仗,。這樣不好。
作者: 有道科技 時(shí)間: 2018-5-31 22:22
感謝大神的分享,！
作者: 374646576 時(shí)間: 2018-6-25 09:45
樓主說的“如果選擇使用較大的慣量比,，那么意味著電機(jī)驅(qū)動(dòng)力將更多的作用在自身的運(yùn)動(dòng)上，而受到相對(duì)較小的負(fù)載擾動(dòng),，而系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更多的以電機(jī)為主,。從對(duì)系統(tǒng)把控力度方面看，這當(dāng)然是我們更希望的,。” 你這句話說錯(cuò)了吧,，我怎么看了跟你上面說的對(duì)不上號(hào)。如果你這句話是對(duì)的,，那還談什么,，管他什么情況，都選較大慣量比就是,。那還談什么,。
作者: kyfoor 時(shí)間: 2018-8-22 10:31
這其實(shí)是麥克風(fēng)談伺服的內(nèi)容,。這里確實(shí)是寫錯(cuò)了,。
作者: 藍(lán)色格 時(shí)間: 2018-8-22 11:38
這句話說得沒有問題�,！�如果選擇使用較大的慣量比,，那么意味著電機(jī)驅(qū)動(dòng)力將更多的作用在自身的運(yùn)動(dòng)上，而受到相對(duì)較小的負(fù)載擾動(dòng),，而系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更多的以電機(jī)為主,。從對(duì)系統(tǒng)把控力度方面看，這當(dāng)然是我們更希望的,。” 哪里有問題,？？
作者: 藍(lán)色格 時(shí)間: 2018-8-22 11:39
樓主說得很精細(xì),。
作者: suorongbin 時(shí)間: 2019-2-14 14:49
????
作者: 呆樹懶93 時(shí)間: 2019-2-16 18:30
非常實(shí)用,，及其解惑。
作者: YP582 時(shí)間: 2019-7-31 09:38
你好,！按字面意思，大的慣量比,，所有外在負(fù)載全部給電機(jī)克服了,，那通過什么參數(shù)來評(píng)價(jià)電機(jī)可以克服多級(jí)傳動(dòng)的擾動(dòng)、振動(dòng)負(fù)載呀,？麻煩幫忙指正,，不勝感激
作者: 藍(lán)色格 時(shí)間: 2019-7-31 13:17
不好意思,，看錯(cuò)了,，應(yīng)該是小的慣量比。
談不上什么指正,？只是發(fā)表一下自己的看法,。首先不是很了解你說的所有外在負(fù)載全部給電機(jī)克服了是什么一個(gè)概念。通過什么參數(shù)來評(píng)價(jià)電機(jī)可以克服多級(jí)傳動(dòng)的擾動(dòng),、振動(dòng)負(fù)載呀,？這句話也有點(diǎn)不是很理解。 但總的說,，對(duì)負(fù)載而言,，負(fù)載運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)由兩個(gè)方面決定（不考慮電機(jī)特性）,。負(fù)載機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的自身特性和動(dòng)力特性。負(fù)載機(jī)構(gòu)系統(tǒng)自身特性是指機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成特點(diǎn),，剛性如何,。動(dòng)力特性是指動(dòng)力提供的速度、加速度,、加減速變化頻率等,。這兩個(gè)方面決定了負(fù)載振動(dòng)的狀況。對(duì)電機(jī)而言,，實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)力特性,，需要輸出扭矩，則必定相當(dāng)有相同的反扭矩作用于電機(jī)軸,。反復(fù)加減速運(yùn)行時(shí),，有反復(fù)的反扭矩�,？简�(yàn)的是電機(jī)自身的定力,。而所謂的電機(jī)的定力，指電機(jī)的性能,，重要參數(shù)就是電機(jī)自身的慣量,，慣量越大，抗干擾能力越大,。也就是慣量比越小,。如果電機(jī)做得更精密，在實(shí)現(xiàn)相同性能的時(shí)候,，慣量可以做得更小,。
作者: YP582 時(shí)間: 2019-7-31 15:54
謝謝回復(fù),，最近在了解這一塊內(nèi)容，還在加深理解,，學(xué)習(xí)了,！后面不懂的還望指教，謝謝
,！
| 歡迎光臨 機(jī)械社區(qū) (http://giwivy.com.cn/) |
Powered by Discuz! X3.4 |