松下伺服电机代理—日弘忠信今天给大家讲讲什么是伺服系统的惯量匹配原则？惯量匹配的实用性原则。在伺服控制系统设计或是伺服电机的选型过程中，常常需要考虑惯量问题，惯量是影响伺服系统响应速度和稳定性的重要因素。总的来说，是希望系统的总体惯量越小越好，因为更小的系统惯量意味着更大的加速能力和更快的瞬态响应速度。在负载惯量一定的条件下，我们通常通过减小电机的转子惯量来达到降低系统总体惯量的目的，但这样的做法则不可避免的遇到惯量匹配的问题。

　　惯量匹配原则是指折算到电机轴的负载惯量与电机的转子惯量之比不能过大，必须小于一个推荐值，当惯量比过大时，系统一般会出现振荡甚至失控。这样一个原则被广泛接受和使用，但是很少有人去深究其内在的理论依据，伺服系统的设计者通常也并不十分清楚负载电机惯量比与系统稳定性的深层关系，因此惯量匹配原则始终作为一个经验法则存在着。

　　惯量匹配的实用性原则

　　如果系统传动刚性为无穷大，那么负载电机惯量比也可以设置到无穷大。对于一个无限传动刚性的系统而言，负载惯量和电机惯量可以看做统一的整体，甚至可以认为负载和电机轴是一体的，此时惯量比不再成为问题，惯量匹配原则也将失效。从上文的分析可知，负载电机惯量比并不是导致系统振荡的主因，而只是振荡的指示标志，其更大的原因是系统的传递刚性，如何希望根除系统振荡现象，更多的时候应该从增大系统传动刚性的角度下功夫。

　　对于通常条件下使用到的传动装置，我们也可以通过式(12)来做定性分析，从式中我们可以知道对于小范围内变化的负载惯量，可以通过增大系统传动刚性Ks、或是降低负载电机惯量比来规避系统振荡，但是对于确定负载电机惯量比的上限，通常的办法是利用经验法则。

　　对于常见的滚珠丝杠伺服系统，一般认为当惯量比大于10:1时系统对负载惯量的变化将变得十分敏感，而对于步进电机的控制，一般认为惯量比大于2:1~3:1时，系统将变得难以控制，实际上摩擦对降低振荡是有帮助的，步进电机的定位转矩对吸收振荡有一定的作用，通常情况下步进电机的惯量比上限可达到4:1~5:1。另外对于有些伺服电机宣称的可以达到惯量比50:1，实际上是保持系统稳定性条件下明显牺牲系统的加速性能的一种控制方式。

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