伺服系统是机电产品中的重要环节，可以提供最高水平的动态响应和转矩密度，因此驱动系统的发展趋势是用交流代替传统的液压，直流，步进和交流变频。伺服驱动器调速驱动器达到了更高的系统性能水平，包括周期短，生产率更高，可靠性更高和使用寿命更长。为了提高伺服电机的性能，有必要了解伺服电机的特性。本文分析了使用伺服电动机的常见问题。

问题一：噪声，不稳定

当客户在某些机器上使用伺服电机时，他们常常会受到过多的噪音和由电机驱动的负载的不稳定运动的影响，发生此问题时，许多用户的第一反应就是伺服电机的质量很差。噪音和不稳定性要少得多，因为有时我会改用步进电动机或变频电动机来吸引负载。从表面上看，这确实是伺服电机的原因，但是仔细分析伺服电机的工作原理后，您会发现这个结论是完全错误的。

交流伺服系统包括伺服驱动器，伺服电动机和反馈传感器（通常伺服电动机带有光学编码器）。所有这些组件都在闭环控制系统中运行。驱动器从外部接收参数信息，然后将一定的电流传递给电动机，该电动机将其转换为扭矩以驱动负载。负载运行，加速或减速。传感器根据其自身特性测量负载。驱动单元将设置信息值与实际位置值进行比较，然后更改电动机电流，以使实际位置值与设置信息值匹配。这会引起负载的速度变化，编码器会知道这一点，并在速度变化后立即响应伺服驱动器，驱动器会更改提供给伺服电机的当前值以适应负载变化，然后返回到设定值。速度。交流伺服系统是具有很高响应度的全闭环系统。负载波动和速度补偿之间的延时响应非常快，其中系统响应效果的实际极限是机械联动装置的传输时间。

简单示例：我有一台使用伺服电机通过三角皮带驱动恒定速度和较大惯性负载的机器。整个系统必须达到恒定的速度和快速的响应特性，并分析操作过程。

当驱动器向电动机发送电流时，电动机立即产生扭矩。最初，三角皮带是有弹性的，因此负载的加速速度不如电动机快。伺服电机更快达到设定速度。此时，安装在电动机上的编码器会减弱电流并减弱转矩，随着三角皮带中张力的增加，电动机速度会降低，此时驱动器会回流电流并继续循环。

在此示例中，系统振动，电机转矩波动，并且负载速度相应波动。结果当然是噪音，磨损和不稳定性。然而，这不是由于伺服电动机引起的，而是由于伺服系统的响应速度（高）与机械传动装置之间的不匹配或由于机械传动装置产生的噪声和不稳定性而导致的响应时间（较长）造成的。是的，也就是说，伺服电机的响应速度快于系统调整新扭矩所需的时间。

如果找到问题的根本原因，将更容易解决它。在上面的示例中，您可以： （1）增加机械刚度，减少系统的惯性并减少响应时间。机械传动零件，例如更换三角皮带直接螺杆驱动器或使用变速箱代替三角皮带。 （2）降低伺服系统的响应速度，例如减小伺服系统的增益参数值，并减小伺服系统的控制带宽。

当然，以上只是噪声和不稳定的原因之一。由于各种原因，可以采用由于机械共振，共振抑制，低通滤波和其他方法引起的噪声。简而言之，引起噪声和不稳定的原因基本上不是伺服电机本身。

问题二：惯性匹配

选择和调试伺服系统时，经常会出现惯性问题！具体表现如下： 1选择伺服系统时，除了要考虑电机的转矩和额定转速等因素外，还需要计算从机械系统到电机轴的惯量。零件的质量对于根据实际的机械运动要求和工艺来专门选择具有适当惯性尺寸的电动机是必不可少的2调试（手动模式）时，正确设置机器的惯性比参数和伺服系统峰值性能这是需要高速和高精度的地方系统的性能非常好（伺服惯量比增量参数为1-37，JL/JM）。这样，存在惯性匹配的问题！

那到底什么是“惯量匹配”呢？

1.根据牛顿第二定律：“供应系统所需的转矩T=系统传动惯量J×角加速度θ角加速度θ影响系统的动态特性，并且θ越小，控制器发送命令。完成系统执行的时间越长，系统响应越慢。θ的变化会导致系统响应越来越慢，这会影响处理精度。即使在电动机之后，最大输出T值也不会改变选择，因此如果θ的变化较小，则J尽可能大。应保持较小。2.进给轴的总惯量“ J=伺服电机的转动惯量JM +负载惯量转换为JL惯量线性和旋转驱动部件（例如螺钉和联轴器）的零件转换为电机轴的惯性。 JM是伺服电机的转子惯性，选择伺服电机后，该值是一个固定值，JL根据工件的负载变化等而变化。如果要减小J的变化率，最好减小JL的变化率。这是普遍意义上的“惯性匹配”。

知道了什么是惯量匹配，那惯量匹配具体有什么影响又如何确定呢？

1.冲击：传输惯性会影响伺服系统的精度，稳定性和动态响应。大惯性，系统大机械常数和慢响应受到限制，因为它降低了系统的固有频率并容易产生共振。伺服带宽和冲击为了提高伺服的精度和响应速度，仅当改善低速爬行时，适当增加惯性才有帮助。因此，在设计机器时，应在不影响刚度的情况下尽可能减小惯性。系统。

2.检查：在测量机械系统的动态特性时，惯性越小，对系统动态特性的响应越好。惯性越大，电动机上的负载就越大，并且控制起来就越困难。但是机械系统的惯性必须与电动机的惯性匹配。不同的机构对于惯性匹配原理有不同的选择，并且具有不同的性能。例如，当CNC中心机使用伺服电机进行高速切削时，当负载惯量增加时，将发生以下情况： 1.更改控制命令后，电动机要花费更多时间才能达到新命令的速度要求。 2.当机器在两个方向上运动时，如果轴执行弧形曲线快速切割，则会出现较大的误差1.在伺服电机的正常条件下，当JL≤JM时，不会发生上述问题。 2.当JL=3×JM时，电动机的可控制性会稍有下降，但不会影响一般的金属切削。 （通常，对于高速曲线切割，建议使用JL≦JM）

3.在JL≥3×JM的情况下，电动机的可控制性会大大降低，并且在高速曲线切割时的性能非常好。

不同的机构工作和处理质量要求对JL和JM之间的尺寸关系有不同的要求。惯性匹配的确定应根据机械加工特性和加工质量要求进行。

问题三：伺服电机选型

选择机械传动方式后，需要选择并确认伺服电机的型号和尺寸。

（1）选择条件：通常，伺服电机的选择必须满足以下条件。

1.电动机的最大速度>系统所需的最大行驶速度。

2.电机的转子惯量与负载惯量匹配。

3个连续负载工作转矩≤电动机额定转矩

4.电动机的最大输出转矩＞系统所需的最大转矩（加速时的转矩）

（2）选择计算：

1.惯性重合（JL/JM）的计算

2.转速计算（负载端速度，电机端速度）

负载扭矩的计算（连续负载操作扭矩，加速过程中的扭矩）