关于伺服加速时间下限的问题

Miles_chen

请教下，关于 伺服的加速问题：
对纯转动——旋转分度，选用 伺服+中空平台，因为摩擦力很小，暂时做忽略
那么负载的转动惯量 和 加速度，就决定了 电机的选型（当然，也要看分度时间 和 负载/电机 的惯量匹配来定减速比）

那么理论上说，加速度如果很小的情况下，同样的电机，能带动的负载会差异非常大！

所以 我一直很纳闷，伺服的加速 除了受转动惯量限制上限外（最短加速时间），下限有没有什么限制参数？

当然，我自己计算的时候，通常是以0.1s 或者是 10%的运动时间，来设定加速时间。
但是一直很好奇，为什么不能将加速时间拉长到1s，甚至10s…

我知道，针对垂直负载，因为负载及重力，所以除了 加速之外，一般都要求 负载的扭矩占用不低于30%
所以针对垂直负载，就容易定出电机扭矩了~

尘世天涯

我来回答一下这个问题吧
首先，对于伺服电机来说，加速时间并没有下限，如果一定说有，那一定是来自应用要求
因为，加速时间越长，电机所需输出的扭矩就越小，而电机的扭矩是跟电流成正比的，也就是说负载确定的情况下，启动时间越长，所需电流越小
那么启动时间不能太长的说法是哪里来的呢？这是针对普通交流电机的。解释这个问题需要明白绕组电流是怎么确定的：当电机达到稳定转速以后，绕组会因为切割磁感线产生一个稳定的反电动势，这个反电动势与绕组自身内阻产生的压降之和，就等于绕组电压。
电机刚启动的时候，绕组两端电压瞬间就会达到额定电压，但是绕组的反电动势是随着转速的增加而慢慢增加的，在刚启动的瞬间，转速为零，则反电动势也是零，此时绕组电压除以绕组内阻就是这一瞬间的电流，当转速开始增加以后，反电动势开始逐渐增加，绕组电流则开始逐渐减小，直到转速稳定，绕组电流达到额定电流
从上面的说明就可以看出来，启动时间当然是越短越好，否则绕组机会有过热烧毁的风险，这也是为什么大功率电机会限制每小时的启动次数的原因

未来第一站

1.有一条是确定的，受电机本身电磁特性及结构特征限制无疑。

Miles_chen

未来第一站 发表于 2017-3-31 09:29
1.有一条是确定的，受电机本身电磁特性及结构特征限制无疑。

嗯 我知道 肯定不能无限长，很长的加速过程
但是问过了很多做电控 调伺服参数的，他们都不懂，都只知道通常设置的脉冲频率而已……网上查的也都是 伺服恒流变压，受电压影响加速的上限…
有位资深的台湾朋友倒是应该知道，只是一直没找到机会问他

面壁深功

”但是一直很好奇，为什么不能将加速时间拉长到1s，甚至10s…“
也许兴起时，各个接触的人群，为了突出它快速响应的优点，而显摆强势。久而久之就成了权威不可逾越了吧。

xiaobing86203

因为伺服电机响应频率比较快，0.1S能完成加减速的动作就没有必要做成1S，你时间放长会不利于提高效率；上传一个电机选型技术表格，能帮助楼主理解

希傲

伺服本身特性决定最小加速时间，控制器参数决定最大加速时间。

Miles_chen

xiaobing86203 发表于 2017-3-31 11:33
因为伺服电机响应频率比较快，0.1S能完成加减速的动作就没有必要做成1S，你时间放长会不利于提高效率；上传 ...

选型计算我自认为很了解了，就是太了解，才不知道为什么默认的加速度 下限都避而不谈。
问题是 耽误时间的是 角速度，而不是加速度——通常加速度的0.1~1s 对效率 基本算没影响吧
只要后续角速度都能到指定的转速就行，那才是影响效率的。不是频繁启动的场合。

但是0.1~1s的差异，对加速扭矩，影响就大了，10倍啊。

Miles_chen

希傲 发表于 2017-3-31 12:42
伺服本身特性决定最小加速时间，控制器参数决定最大加速时间。

能否再详细点，控制器的参数是…… 大概是哪一项参数……网上直接搜索，“驱动器 最长加速时间设定”，出来全是最短时间 哎……

尘世天涯

大侠，你好，下面说一下我的理解，如果有错误，请指正

1. 加减速时间是根据功能来的，比如你要求在0.2秒内旋转60度，那显然加减速各0.1秒就是最低要求了（简化算法，不考虑摩擦阻力造成的加减速时间差异），即便是启动以后不停止的应用，也是有启动时间要求的。而选择的电机需要满足这个最低要求，并且最好有余量，因为负载会波动，计算有误差，等等。。。因此我不认为加减速时间有下限，而应该视应用而定。
2. 加减速的上限也只是在负载和电机已经选定的情况下才会有的一个值，因此抛开应用谈参数，我认为没有意义。
3. 关于先有鸡还是先有蛋的问题：我认为应该先有需求，比如加减速要求，节拍要求，再根据这个要求设计模型，模型确定，负载也就确定了，然后根据加减速要求和负载选择电机。中间可能会发现电机选不出来从而更改设计，但是这个最原始的先后顺序是定的

以上，是个人见解，供楼主参考

Miles_chen

尘世天涯 发表于 2017-4-1 08:34
大侠，你好，下面说一下我的理解，如果有错误，请指正

1. 加减速时间是根据功能来的，比如你要求在0.2秒 ...

可能我没有表述清楚，这边要讨论的，自然默认是在不频繁启动，或者 运转时转速慢的条件下：
以90°为例，定位时间3S；通常加减速占比10~20%，则加速时间就0.3~0.6s
那我们对比下：
加减速时间假定0.6s，那么要完成3s定位90°，所需的盘面转速 6.25rpm
而如果以0.1s的加速时间来计算，所需的盘面转速 5.2rpm
就是说，加速时间对于所需转速影响不大。

但是如果减速比不变，加减速时间，对应所需的电机扭矩 就会相差6倍。


至于减速比为什么不变——电机矩频特性，可以覆盖的转速范围很宽，所以减速比主要考虑惯量比来定就行了。