减小伺服电机负载转动惯量
伺服电机驱动器的几个参数设置
伺服电机驱动器的正确使用除按用户手册正确设置参数外，还应结合使用现场和负载情况，灵活操作。
同样，维修伺服电机系统除采用同型号的部件进行替代外，也可以对原设备的功能、信号分析后，使用不同型号部件进行替代。
伺服电机驱动器的几个参数设置1、位置比例增益设定位置环调节器的比例增益；设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。
但数值太大可能会引起振荡或超调；参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。
2、位置前馈增益设定位置环的前馈增益；设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小；位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡；不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100%。
3、速度比例增益设定速度调节器的比例增益；设置值越大，增益越高，刚度越大。
参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。
一般情况下，负载惯量越大，设定值越大；在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。
4、速度积分时间常数设定速度调节器的积分时间常数；设置值越小，积分速度越快。
参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。
一般情况下，负载惯量越大，设定值越大；在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。
5、速度反馈滤波因子设定速度反馈低通滤波器特性；数值越大，截止频率越低，电机产生的噪音越小。
如果负载惯量很大，可以适当减小设定值。
数值太大，造成响应变慢，可能会引起振荡；数值越小，截止频率越高，速度反馈响应越快。
如果需要较高的速度响应，可以适当减小设定值。
6、最大输出转矩设置设置伺服电机的内部转矩限制值；设置值是额定转矩的百分比；任何时候，这个限制都有效定位完成范围；设定位置控制方式下定位完成脉冲范围。
本参数提供了位置控制方式下驱动器判断是否完成定位的依据，当位置偏差计数器内的剩余脉冲数小于或等于本参数设定值时，驱动器认为定位已完成，到位开关信号为ON，否则为OFF；在位置控制方式时，输出位置定位完成信号，加减速时间常数。
伺服电机负载惯量比计算方法以及影响
伺服电机负载惯量比计算方法以及影响惯量就是刚体绕轴转动的惯性的度量，转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量。
它与刚体的质量、质量相对于转轴的分布有关。
（刚体是指理想状态下的不会有任何变化的物体），选择的时候遇到电机惯量，也是伺服电机的一项重要指标。
它指的是伺服电机转子本身的惯量，对于电机的加减速来说相当重要。
如果不能很好的匹配惯量，电机的动作会很不平稳。
负载惯量的计算由电机驱动的所有运动部件，无论旋转运动的部件，还是直线运动的部件，都成为电机的负载惯量。
电机轴上的负载总惯量可以通过计算各个被驱动的部件的惯量，并按一定的规律将其相加得到。
1）圆柱体惯量如滚珠丝杠，齿轮等围绕其中心轴旋转时的惯量可按下面公式计算：J=（πγ/32）*D4L（kg cm2）如机构为钢材，则可按下面公式计算：J=（0.78*10-6）*D4L（kg cm2）式中：γ材料的密度（kg/cm2）D圆柱体的直经（cm）L圆柱体的长度（cm）2）轴向移动物体的惯量工件，工作台等轴向移动物体的惯量，可由下面公式得出：J=W*（L/2π）2 （kg cm2）式中：W直线移动物体的重量（kg）L电机每转在直线方向移动的距离（cm）3）圆柱体围绕中心运动时的惯量：圆柱体围绕中心运动时的惯量属于这种情况的例子：如大直经的齿轮，为了减少惯量，往往在圆盘上挖出分布均匀的孔这时的惯量可以这样计算：J=Jo+W*R2（kg cm2）式中：Jo为圆柱体围绕其中心线旋转时的惯量（kgcm2）W圆柱体的重量（kg）R旋转半径（cm）4）相对电机轴机械变速的惯量计算将上图所示的负载惯量Jo折算到电机轴上的计算方法如下：J=（N1/N2）2Jo式中：N1 N2为齿轮的齿数负载、电机惯量比有什么影响？理论上说，系统惯量（包括伺服电机+负载）越大，响应时间越慢。
但是电机的惯量是在设计的时候已经考虑过的。
标称的响应时间也是考虑惯量以后的精度和响应时间。
电机惯量是指物体绕某一轴的转动，一般来说绕x轴转动用Ix表示。
伺服电机选型必备-惯量匹配和最佳传动比
惯量匹配和最佳传动比1 功率变化率伺服电机的基本功能就是将输入的电功率快速的转换为机械功率输出。
功率转换的越快，伺服电机的快速性越好。
功率转换的快速性用功率变化率（dP/dt）来衡量：P=T·ωT=J·dω/dtdP/dt=d(T·ω)/dt=T·dω/dt=T·T/JdP/dt=T2/J伺服电机以峰值转矩Tp进行加/减速运动时的功率变化率最大：(dP/dt)max=Tp2/Jm通常用理想空载时伺服电机的功率变化率来衡量伺服电机的快速性。
衡量伺服电机快速性的性能指标还有：●转矩/惯量比：Tp/Jm= dω/dt●最大理论加速度：（dω/dt）max= Tp/Jm这些指标都是单一衡量伺服电机加速性能的指标。
2 惯量匹配伺服系统要求伺服电机能快速跟踪指令的变化。
对一个定位运动而言，就是要求以最短的时间到达目标位置。
换一种说法，就是在直接驱动负载的定位过程中，负载以最大的功率变化率将输入功率转换为输出功率。
伺服电机驱动惯性负载J L的加速度、加速转矩计算如下：●负载的加速度（系统加速度）：dω/dt=Tp/(Jm+J L)●负载的加速转矩：T L= J L·dω/dt= J L·Tp/(Jm+J L)负载的功率变化率为：dP L/dt=T L2/J LdP L/dt= J L2·Tp2/(Jm+J L)2/J L = J L·Tp2/(Jm+J L)2从式中可以看出：●J L远大于Jm时：dP L/dt= Tp2/J L，负载惯量越大，负载的功率变化率越小。
●J L远小于Jm时：dP L/dt= J L·Tp2/Jm，负载惯量越大，负载的功率变化率越小。
●负载惯量J L相对电机惯量Jm变化时，负载的功率变化率存在一个最大值。
根据极值定理，对应dP L/dt极值的J L值为使d(dP L/dt)/d(J L) = 0的值。
伺服电机的制动
伺服电机的制动1.概述伺服电动机的制动器是一种降低伺服电机旋转速度的装置。
施加制动的过程可称之为制动。
以下两种情况，将产生特别大的再生能量，必须外接制动电阻消耗掉，否者将对伺服驱动产生损坏。
（1）当负载转动惯量特别大，电机制动减速时。
（2）当电机转动方向与负载转动方向相同，但是转矩相反时。
2.分类伺服电机的制动可分为再生制动、动态制动和电磁制动。
2.1. 再生制动再生制动是在伺服驱动器正常工作时的减速过程。
伺服电机的减速或者停止是通过减小频率来实现。
在频率减小的瞬间，电机的同步转速随之下降，而由于机械惯性，电机的转子转速未变，电机转子转速大于同步旋转磁场的转速，此时电机处于发电状态。
与此同时，电机轴上的转矩变成了制动转矩，使电机的转速迅速下降，电机此时处于再生制动状态。
电机再生制动产生的能量通过逆变回路反馈到直流母线,但是直流电路的电能无法通过整流电路回馈到电网，只能靠驱动器内部的电容吸收，长时间制动时将导致直流母线电压升高，形成“泵升电压”。
过高的直流母线电压将使各部分器件受到损坏。
因此对于处于发电制动状态中产生的再生能量必须采取必要的措施，一般通过使用制动电阻将能量耗散掉。
当直流母线电压升高到驱动器设定的数值时，再生制动电路打开，经内置制动电阻发热耗散。
电能转化为热能，电机转速降低，直流母线电压也降低。
通常内置制动电阻功率较小，如减速时间长或减速度大，内部再生制动电路消耗能量过慢，直流母线电压持续升高，超过设定的阈值，驱动器报警，并给电机断电。
此时需要增加外置制动电阻吸收能量，保护驱动器。
汇川伺服驱动器直流母线电压如下：AC220V整流后标准值为311V，正常值为235V-378V，电压泄放点为380V，上下阈值为200V-420V；AC380V整流后标准值为537V，正常值为451V-689V，电压泄放点为690V，上下阈值为380V-760V。
AC220V包括单相220V和三相220V。
伺服电机惯量比
伺服电机惯量比
伺服电机惯量比是指伺服电机转子的惯量与负载转动惯量之比。
它是描述伺服系统动
态响应特性的一个重要参数，直接影响伺服系统的稳定性、精度和动态性能。
在伺服系统中，惯量比的大小决定了伺服控制器输出的控制量与机械负载响应的速度和精度。
一般来说，低惯量比的伺服电机转子惯量较小，响应速度快，能够迅速响应控制器的
指令，快速调节电机转速，提高系统的响应速度和精度；而高惯量比的伺服电机转子惯量
较大，响应速度慢，需要更长时间才能达到指令转速，并且对于瞬间负载变化响应较慢。
伺服电机惯量比的确定需要考虑多个因素，包括机械传动系数、负载惯量、伺服电机
转子惯量等因素。
在伺服系统设计中，需要根据实际应用需求和性能要求仔细选择惯量比。
一般来说，低惯量比的伺服电机适用于速度控制和位置控制精度要求较高的系统，而高惯
量比的伺服电机适用于负载转动惯量较大的系统。
伺服电机负载惯量比计算方法以及影响
伺服电机负载惯量比计算方法以及影响计算方法：1.直接测量法：直接测量法是指在实际应用中，通过测量伺服电机轴承上负载物体的质量和距离来计算负载惯量比。
具体步骤如下：(1)将负载物体（如负载的转子或传动装置）放在电机输出轴上。
(2) 测量负载物体的质量，单位为kg。
(3)测量负载物体距离轴心的距离，单位为m。
(4)计算负载物体的转动惯量Jl，计算公式为：Jl=m*r^2，其中m为负载物体的质量，r为负载物体距离轴心的距离。
(5) 测量电机自身的转动惯量Jm，单位为kg*m^2(6)计算负载惯量比K，计算公式为：K=Jl/Jm。
2.间接计算法：间接计算法是指通过伺服电机的参数和负载物体参数来计算负载惯量比。
具体步骤如下：(1) 测量伺服电机的转动惯量Jm，单位为kg*m^2(2) 了解负载物体的转动惯量Jl，单位为kg*m^2(3)计算负载惯量比K，计算公式为：K=Jl/Jm。
影响因素：1.负载物体的质量和转动惯量：负载物体越重，负载惯量比越大。
2.负载物体距离电机轴心的距离：负载物体的距离越大，负载惯量比越大。
3.伺服电机本身的转动惯量：转动惯量越大，负载惯量比越小。
4.控制系统的响应速度：负载惯量比越大，控制系统的响应速度越慢。
5.伺服电机的额定转速和额定负载：额定转速越高，额定负载越大，负载惯量比越小。
6.动态响应要求：对速度和位置的要求越高，负载惯量比越小。
综上所述，伺服电机负载惯量比的计算方法主要有直接测量法和间接计算法，而影响该比值的因素包括负载物体的质量、转动惯量、距离轴心的距离，伺服电机自身的转动惯量，控制系统的响应速度，以及动态响应要求等。
伺服电机的选型和转动惯量的计算
伺服电机的选型和转动惯量的计算伺服电机是一种采用反馈控制系统的电机，常用于需要精确控制转动位置、速度和力矩的应用中。
选型和转动惯量的计算是为了确保电机能够满足系统的性能要求。
在进行伺服电机的选型时，需要考虑以下几个方面：1.负载特性：了解所需控制的负载类型，包括负载的惯性矩、负载对电机的回复要求等。
这些参数将对电机的性能和选型产生重要影响。
2.控制要求：了解所需控制的性能指标，包括位置精度、速度范围、加速度、力矩等。
这些参数将对电机的动态响应和控制能力产生重要影响。
3.环境条件：了解电机将运行的环境条件，包括温度、湿度、腐蚀性等。
这些条件将对电机的耐久性和可靠性产生重要影响。
4.使用寿命：了解电机的使用寿命要求，考虑使用寿命与成本之间的平衡。
基于以上要求，在伺服电机的选型中，我们可以通过以下几个步骤进行：步骤一：确定负载特性首先，需要对负载进行分析和测量，得到负载的特性参数，包括负载的惯性矩、负载对电机的回复要求等。
可以使用力矩传感器或测量设备来测量负载的特性。
步骤二：确定控制要求根据实际应用需求，确定所需的控制要求，包括位置精度、速度范围、加速度、力矩等。
可以根据系统的动态特性和控制性能要求，计算出所需的电机性能参数。
步骤三：选型电机根据负载特性和控制要求，选择适当的伺服电机。
可以根据电机供应商提供的产品目录、技术规格和性能曲线，进行比较和选择。
步骤四：计算转动惯量转动惯量是描述绕轴旋转运动的物体对转动的惯性程度的物理量。
对于伺服电机系统，转动惯量对于控制系统的动态响应和稳定性非常重要。
计算转动惯量的方法可以有多种，以下是其中一种常见的计算方法：1.将负载模型化为旋转惯性将负载视为固定于电机轴上的旋转质点，假设负载的转动惯量为J_l。
2.估算负载的转动惯量根据负载的形状和结构，可以使用以下公式估算负载的转动惯量：J_l=m*l^2其中，m为负载的质量，l为负载的一个特定距离。
3.计算电机和驱动部分的转动惯量电机和驱动部分的转动惯量可通过电机制造商提供的数据手册和技术规格进行查找。
MR J A 错误代码
AL.E1 过载警告1
AL.E3 绝对位置计数器警告
AL.E5 ABS超时警告
AL.E6 伺服紧急停止警告
AL.E8
冷却风扇速度降低 警告
AL.E9 主电路OFF警告
AL.EA ABS伺服ON警告
AL.EC 过载警告2
AL.ED 输出功率过大警告
9-1
9. 故障处理
MELSERVO
9.2 报警的处理方法
RAM存储器异常 印刷线路板异常
伺服放大器内的元件故障。
调查方法
卸下除控制电路电源以外所有的线缆 即使置电源为 ON 也发生报警(AL12. AL13 的任一个)。
更换伺服放大器。
9-2
9. 故障处理
MELSERVO
显示
名称
AL.15 存储器异常2 (EEP-ROM)
内容 EEP-ROM异常
发生原因
请使用再生选件。
2. 虽 然 使 用 了 再 生 选 件 ， 但 参 数 请正确设定。 No.PA02设定为“□□00(不使用)”。
3. 内置的再生制动电阻或再生制动选件 1. 更换导线。
的导线断线或脱落。
2. 正确连接。
4. 再生晶体管故障。
更换伺服放大器。
5. 内蔵再生制动电阻或再生选件断线。 1. 内蔵再生制动电阻时，更换伺服放 大器。
○
○ (注1)○
○ ○ ○ (注1)○ (注1)○ (注1)○ (注1)○ ○ ○ ○
○
○ (注1)○
○ ○ ○ (注1)○ (注1)○ (注1)○ (注1)○ ○ ○ ○
显示
名称
警 告
AL.92 AL.96
电池断线警告 原点设定错误警告
AL.99 行程限警告
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如何减小负载转动惯量，提高伺服电机稳定性。
首先我们说说伺服电机如何选型，选伺服电机基本要从这五个因素考虑
第一扭矩，伺服电机额定扭矩至少要满足驱动负载扭矩的1.2倍；
第二转速，伺服电机额定转速要大于等于驱动负载所需转速；
第三惯量比，负载和伺服电机的惯量比最好控制在3:1之内；
第四编码器，根据设备回零和控制要求，选用增量式编码器还是绝对值编码器；
第五控制方式，根据运动控制器或者PLC控制方式，选用脉冲型、模拟量型还是网络型伺服驱动器。
具体负载扭矩和惯量如何计算，可以到公众号“建云工控”伺服下载页面查看伺服选型资料。
下面我们一起看一个伺服电机应用案例，或许会解开标题问题的谜底图1是伺服电机带动吸盘进行角度定位旋转，选用的伺服完全满足驱动负载要求，但是在运行过程偶尔有伺服啸叫和振动现象，之后重新手动修改和自动整定伺服参数后任然有上述问题。
图1
之后，通过软件监控伺服电机运行参数，发现负载和电机惯量比远远超出正常比例，最后确定负载的惯量和电机惯量不匹配造成上述问题。
下面我们通过模型图来讲解一下如何减小惯量比。
图2
图2是没有经过任何调整的原始机构，负载和电机的惯量比远远超过正常比例。
下面我们通过3种方法来减小惯量比。
第一，减小负载，如图3
图3
第,二，减小转动半径，如图4
图4
第三，在电机的额定扭矩能满足负载扭矩的情况下，增加配重，来减小转轴支点和负载中心点的距离，如图5
图5
最后总结一下，在不改变电机的情况下减小转动惯量有3个方法，在条件允许下减小负载，减小转动半径，减小转轴支点和负载中心距离。