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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)稱為柔度，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛度和動剛度。一個結(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)動結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動剛度（k）為：k=M/θ 其中，M為施加的力矩，θ為旋轉(zhuǎn)角度。
舉個例子，我們知道鋼管比較堅硬，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，那我們就說鋼管的剛性強(qiáng)，橡皮筋的剛性弱，或者說其柔性強(qiáng)。在伺服電機(jī)的應(yīng)用中，用聯(lián)軸器來連接電機(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)里面都有手動調(diào)整響應(yīng)頻率的選項，要根據(jù)機(jī)械的共振點來調(diào)整，需要時間和經(jīng)驗（其實就是調(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，其實更接近響應(yīng)速度這個概念。從控制器角度看的話，剛性其實是速度環(huán)、位置環(huán)和時間積分常數(shù)組合成的一個參數(shù)，它的大小決定機(jī)械的一個響應(yīng)速度。其實如果不要求定位快，只要準(zhǔn)，在阻力不大的時候，剛性低，也可以做到定位準(zhǔn)，只不過定位時間長。因為剛性低的話定位慢，在要求響應(yīng)快、定位時間短的情況下，就會有定位不準(zhǔn)的錯覺。
而慣量描述的是物體運動的慣性，轉(zhuǎn)動慣量是物體繞軸轉(zhuǎn)動慣性的度量。轉(zhuǎn)動慣量只跟轉(zhuǎn)動半徑和物體質(zhì)量有關(guān)。一般負(fù)載慣量超過電機(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)動慣量對伺服電機(jī)傳動系統(tǒng)的剛性影響很大，固定增益下，轉(zhuǎn)動慣量越大，剛性越大，越易引起電機(jī)抖動；轉(zhuǎn)動慣量越小，剛性越小，電機(jī)越不易抖動。可通過更換較小直徑的導(dǎo)軌和絲桿減小轉(zhuǎn)動慣量從而減小負(fù)載慣量來讓電機(jī)不抖動。
我們知道通常在伺服系統(tǒng)選型時，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)械的實際動作要求及加工件質(zhì)量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機(jī)。
在調(diào)試時（手動模式下），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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