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誰(shuí)能從數(shù)學(xué)模型的角度,說(shuō)一下為什么要慣量匹配?

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發(fā)布時(shí)間: 2018-11-8 13:32

正文摘要:

伺服系統(tǒng)選擇電機(jī)時(shí),都說(shuō)電機(jī)要滿足慣量匹配的要求,慣量比大約3~20之間,但一直不確切的了解為什么。 網(wǎng)絡(luò)及各種論壇中的解釋多是類似于慣量不匹配就類似于“小馬拉大車”、“小球與很重的物體碰撞”,這些比 ...

回復(fù)

人外有人 發(fā)表于 2024-6-26 16:12:18
。
邊66 發(fā)表于 2018-11-30 11:28:45
666
塵世天涯 發(fā)表于 2018-11-13 19:31:02
siaoma3160 發(fā)表于 2018-11-13 15:55
再繼續(xù)請(qǐng)教下,我從一些帖子(http://www.mg7058.com/thread-477980-1-1.html)了解到:對(duì)于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 ...

調(diào)低系統(tǒng)增益,確實(shí)是會(huì)讓動(dòng)態(tài)特性變軟,具體現(xiàn)象就是響應(yīng)曲線的斜率變小,穩(wěn)定時(shí)間變長(zhǎng)。

但,是否在通電狀態(tài)下,就可以輕易用手撥動(dòng),我沒(méi)有做過(guò)測(cè)試,不敢輕易下定論

即使假定上面的說(shuō)法是正確的,你提的疑問(wèn),我認(rèn)為也是不相違背的

回答這個(gè)疑問(wèn),我覺(jué)得有必要說(shuō)以一下PID,所謂的調(diào)低系統(tǒng)增益,就是調(diào)低P,也就是調(diào)低放大倍數(shù),在產(chǎn)生同樣偏差的情況下,用較小的輸出去校正這個(gè)偏差,如果這個(gè)輸出扭矩小到比手指產(chǎn)生的扭矩還要小,就可以用手撥動(dòng),但,我想也僅限于小范圍的擺動(dòng),如果可以整圈的轉(zhuǎn),那只有一個(gè)可能,就是電機(jī)壞了。


轉(zhuǎn)矩特性曲線是指的伺服系統(tǒng)的最大能力,如果是S1曲線,上面的某一個(gè)點(diǎn)表示相應(yīng)轉(zhuǎn)速下能長(zhǎng)期輸出的扭矩最大值,在產(chǎn)生偏差很大的時(shí)候,偏差再乘一個(gè)增益,就會(huì)更大,因此電機(jī)仍然可以按照自己的最大能力來(lái)輸出

以上,是我的看法。




siaoma3160 發(fā)表于 2018-11-13 15:55:30
塵世天涯 發(fā)表于 2018-11-12 18:02
彈性碰撞理論,我認(rèn)為跟我前面提到的理論并不矛盾。

理想情況下,負(fù)載的動(dòng)量和電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)量可以理解 ...

再繼續(xù)請(qǐng)教下,我從一些帖子(http://www.mg7058.com/thread-477980-1-1.html)了解到:對(duì)于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備,慣量比大導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩不穩(wěn)定時(shí),可以通過(guò)調(diào)低系統(tǒng)增益來(lái)改善,但這樣會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性比較軟,也就是鎖機(jī)能力差,是不是可以理解為降低增益后,人為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備(設(shè)備為回轉(zhuǎn)型)終端會(huì)變得相對(duì)容易。根據(jù)這個(gè)理解,是不是可以說(shuō)伺服電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩(上電后控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后,停留在一定位置保持的能力)就與控制系統(tǒng)增益有關(guān)系了?
增益大,保持轉(zhuǎn)矩大,增益小,保持轉(zhuǎn)矩。考偃缭鲆婧苄〉脑,是不是保持轉(zhuǎn)矩就幾乎沒(méi)有了?

上面的結(jié)論又與伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線相違背,因?yàn)楦鶕?jù)伺服特性曲線理解的話,保持轉(zhuǎn)矩應(yīng)該就是伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時(shí)的轉(zhuǎn)矩,這個(gè)時(shí)候轉(zhuǎn)矩是一個(gè)定值,跟控制系統(tǒng)增益應(yīng)該沒(méi)有關(guān)系?

上述疑惑應(yīng)該怎么解釋?麻煩大俠幫忙解答下
塵世天涯 發(fā)表于 2018-11-13 10:28:18
fangyunsheng 發(fā)表于 2018-11-13 07:41
如果扭矩不夠,根本不能帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)動(dòng)呢?

慣量不匹配,倒是可以通過(guò)改變升降速時(shí)間來(lái)改善吧

從定性角度來(lái)說(shuō),伺服系統(tǒng)有兩個(gè)指標(biāo),一個(gè)是動(dòng)態(tài)性,一個(gè)是穩(wěn)定性

動(dòng)態(tài)性用來(lái)描述伺服系統(tǒng)對(duì)控制信號(hào)的跟隨能力,量化的指標(biāo)用帶寬來(lái)衡量。慣量比越大,動(dòng)態(tài)性越差。表現(xiàn)出來(lái)就是加減速能力比較低
穩(wěn)定性是描述伺服系統(tǒng)抵抗外部擾動(dòng)的能力,這個(gè)沒(méi)有量化的指標(biāo)。慣量比越大,穩(wěn)定性越大,當(dāng)慣量比超出限制,就會(huì)自激。

所以,加減速能力,只是果,慣量比才是因。


siaoma3160 發(fā)表于 2018-11-13 08:42:32
塵世天涯 發(fā)表于 2018-11-12 18:02
彈性碰撞理論,我認(rèn)為跟我前面提到的理論并不矛盾。

理想情況下,負(fù)載的動(dòng)量和電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)量可以理解 ...

受教了!再次感謝!
fangyunsheng 發(fā)表于 2018-11-13 07:41:20
塵世天涯 發(fā)表于 2018-11-12 18:05
扭矩不夠,如果應(yīng)用場(chǎng)景降低要求,比如把加速度降下來(lái),仍然可以用的,只是不能完全滿足要求。因此是好不 ...

如果扭矩不夠,根本不能帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)動(dòng)呢?

慣量不匹配,倒是可以通過(guò)改變升降速時(shí)間來(lái)改善吧
塵世天涯 發(fā)表于 2018-11-12 18:05:47
fangyunsheng 發(fā)表于 2018-11-12 15:28
“扭矩夠不夠,是好不好用的問(wèn)題
慣量比對(duì)不對(duì),是能不能用的問(wèn)題”

扭矩不夠,如果應(yīng)用場(chǎng)景降低要求,比如把加速度降下來(lái),仍然可以用的,只是不能完全滿足要求。因此是好不好用的問(wèn)題

慣量比不對(duì),電機(jī)上電就會(huì)出問(wèn)題,參考樓上的解釋。在不改變硬件(電機(jī),減速機(jī),傳動(dòng)鏈,負(fù)載)的情況下,這個(gè)問(wèn)題無(wú)解。因此是能不能用的問(wèn)題


塵世天涯 發(fā)表于 2018-11-12 18:02:54
siaoma3160 發(fā)表于 2018-11-12 15:09
大俠所解釋的系統(tǒng)選型時(shí)選擇合適慣量比是基于控制理論做的解釋,按我的理解,這個(gè)理論大意是慣量比會(huì)影響 ...

彈性碰撞理論,我認(rèn)為跟我前面提到的理論并不矛盾。

理想情況下,負(fù)載的動(dòng)量和電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)量可以理解為完全彈性碰撞,動(dòng)量在瞬間轉(zhuǎn)移,而驅(qū)動(dòng)器的作用就是把電機(jī)轉(zhuǎn)子在瞬間獲取的速度在盡可能短的時(shí)間抵消掉,并且重新轉(zhuǎn)化為正值,再次與負(fù)載進(jìn)行“碰撞”,可以理解為,負(fù)載前進(jìn)的過(guò)程,就是無(wú)數(shù)次彈性碰撞的過(guò)程。到達(dá)位置之后減速的過(guò)程剛好相反。驅(qū)動(dòng)器可以依靠調(diào)整施加給轉(zhuǎn)子的單次的能量和頻率來(lái)間接的調(diào)整負(fù)載的速度和位置。

實(shí)際的情況,系統(tǒng)不可能完全是剛性,任何傳動(dòng)系統(tǒng)都有間隙,即使是實(shí)心的零件,仍然會(huì)有彈性變形,這就相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子和彈簧之間增加了一個(gè)彈簧,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在調(diào)整的時(shí)候存在很大的滯后性,因此一定會(huì)有超調(diào),只是調(diào)整的時(shí)間長(zhǎng)短而已。

當(dāng)轉(zhuǎn)子慣量相當(dāng)于負(fù)載慣量較小的時(shí)候,超調(diào)量就會(huì)額外增加,這個(gè)也很好理解,慣量比是1的時(shí)候,理想情況只要一次碰撞,負(fù)載就可以停住,慣量比是10的時(shí)候,同樣條件要碰撞10次,負(fù)載才能停住。額外增加的調(diào)整時(shí)間就會(huì)影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,因?yàn)樾枰恼{(diào)整時(shí)間變長(zhǎng)了,在要求的時(shí)間內(nèi)走不到位。

當(dāng)轉(zhuǎn)子慣量遠(yuǎn)小于負(fù)載慣量的時(shí)候,就會(huì)發(fā)生嘯叫,自激擺動(dòng)。電機(jī)上電以后,首先就是自己定位,如果放在顯微鏡下面看,即使是不轉(zhuǎn)的情況下,電機(jī)軸也是在做高頻率擺動(dòng)的。慣量比大到超過(guò)系統(tǒng)允許值的時(shí)候,就會(huì)發(fā)生“跑過(guò)”。電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)候可以理解為允許的調(diào)整時(shí)間為無(wú)限長(zhǎng),因此電機(jī)一定可以到達(dá)位置,但是到位以后停不下來(lái),會(huì)沖過(guò)去,之后掉頭,再次沖過(guò),二次掉頭,二次沖過(guò),如此反復(fù)。本來(lái)只是微小的擺動(dòng),變得頻率越來(lái)越高(嘯叫),幅度越來(lái)越大(自激擺動(dòng))




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