干货 | 交流伺服电机的刚性浅析

大家很容易弄混刚度和刚性,下面给大家讲下两者的区别。

一)刚度

指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力,是材料或结构弹性变形难易程度的表征。材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。在宏观弹性范围内,刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数,即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度,即单位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。一个结构的刚度(k)是指弹性体抵抗变形拉伸的能力。

例如,钢管比较坚硬,一般受外力形变小,而皮筋比较软,受到同等力产生的形变就比较大,那我们就说钢管的刚性强,皮筋的刚性弱,柔性强。

二)刚性

在伺服电机的应用中,用联轴器连接电机和负载,就是典型的刚性连接;而用同步带或者皮带来连接电机和负载,就是典型的柔性连接。

电机刚性就是电机轴抗外界力矩干扰的能力,遇到运行抖动、停止时锁不紧、震动等情况时我们可以在伺服驱动器调节电机的刚性。

伺服电机的机械刚度跟它的响应速度有关。一般刚性越高其响应速度也越高,但是调太高的话,会让电机产生机械共振。所以,在一般的伺服驱动参数里面都有手动调整响应频率的选项,要根据机械的共振点来调整,需要调试人员的时间和经验(其实就是调增益参数)。

在伺服系统位置模式下,施加力让电机偏转,如果用力较大且偏转角度较小,那么就认为伺服系统刚性强,反之则认为伺服刚性弱。这个刚性,就更接近于响应速度这个概念。从控制器角度看的话,刚性其实是速度环、位置环和时间积分常数组合成的一个参数,它的大小决定机械的一个响应速度。但如果你不需要定位快,只需要精准度,那么在阻力不大的时候,刚性低,也可以做到定位准,只不过定位时间长。因为刚性低时定位慢,在要求响应快,定位时间短的情况下,就会存在定位不准的错觉。

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