载不会加速到象电机那样快；伺服电机会比负载提前到达设定的速度，此时装在电机上

 

的偏码器会削弱电流，继而削弱扭矩； 随着 V 型带张力的不断增加会使电机速度变慢，
此时驱动器又会去增加电流，周而复始。

在此例中，系统是振荡的，电机扭矩是波动的，负载速度也随之波动。其结果当然会

是噪音、磨损、不稳定了。不过，这都不是由伺服电机引起的，这种噪声和不稳定性，是来
源于机械传动装置，是由于伺服系统反应速度(高)与机械传递或者反应时间（较长）不
相匹配而引起的，即伺服电机响应快于系统调整新的扭矩所需的时间。
找到了问题根源所在，再来解决当然就容易多了，针对以上例子，您可以：（ 1）增加机
械刚性和降低系统的惯性，减少机械传动部位的响应时间，如把 V 形带更换成直接丝杆
传动或用齿轮箱代替 V 型带。（2）降低伺服系统的响应速度，减少伺服系统的控制带宽，

 

如降低伺服系统的增益参数值。

当然，以上只是噪起，不稳定的原因之一，针对不同的原因，会有不同的解决办法，

如由机械共振引起的噪声，在伺服方面可采取共振抑制，低通滤波等方法，总之，噪声
和不稳定的原因，基本上都不会是由于伺服电机本身所造成。

 

三．问题二： 惯性匹配
   在伺服系统选型及调试中，常会碰到惯量问题！具体表现为：1 在伺服系统选型时，除考
虑电机的扭矩和额定速度等等因素外，我们还需要先计算得知机械系统换算到电机轴的惯量，
再根据机械的实际动作要求及加工件质量要求来具体选择具有合适惯量大小的电机；2 在调
试时（手动模式下），正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前题，此
点在要求高速高精度的系统上表现由为突出（台达伺服惯量比参数为 1-37，J

L

/

J

M

）。

这样，就

有了惯量匹配的问题！
    

“

那到底什么是 惯量匹配”呢？

1.

“

根据牛顿第二定律：

进给系统所需力矩

 

     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，θ 越小，则由控制器发出指令到系统执行完毕的时间越

长，系统反应越慢。如果 θ 变化，则系统反应将忽快忽慢，影响加工精度。由于马达选定后最
大输出 T 值不变，如果希望 θ 的变化小，则 J

 

应该尽量小。

2.

“

进给轴的总惯量

 

 J  ＝

   伺服电机的旋转惯性动量

 

     J  

M 

＋

      电机轴换算的负载惯性动量

 

     J  

L

负载惯量 J

L

由（以工具机为例）工作台及上面装的夹具和工件、螺杆、联轴器等直线和旋转

运动件的惯量折合到马达轴上的惯量组成。J

M

为伺服电机转子惯量，伺服电机选定后，此值

就为定值，而 J

L

则随工件等负载改变而变化。如果希望 J 变化率小些，则最好使 J

L

所占比例小

些。这就是通俗意义上的“惯量匹配”。 

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．影响：传动惯量对伺服系统的精度，稳定性，动态响应都有影响，惯量大，系统的机械

常数大，响应慢，会使系统的固有频率下降，容易产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了
伺服精度和响应速度，惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利，因此，机械设计时在

不

影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。

2．确定：衡量机械系统的动态特性时，惯量越小，系统的动态特性反应越好；惯量越大，

马达的负载也就越大，越难控制，但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。不同的机构，

  

对惯量匹配原则有不同的选择，且有不同的作用表现。 例如，CNC 中心机通过伺服电机作高
速切削时，当负载惯量增加时，会发生：1.控制指令改变时，马达需花费较多时间才能达到
新指令的速度要求；2.当机台沿二轴执行弧式曲线快速切削时，会发生较大误差
 1.一般伺服电机通常状况下，当 JL ≦ JM,则上面的问题不会发生。