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運(yùn)動(dòng)控制中的慣量對(duì)于電氣驅(qū)動(dòng)有多重要

2022年01月31日 10:59:10人氣：109來源：北京根德科貿(mào)集團(tuán)

　　咱們今日就來說說這運(yùn)動(dòng)控制操控中的慣量對(duì)于電氣驅(qū)動(dòng)有多重要。

　　假如咱們對(duì)驅(qū)動(dòng)操控環(huán)有所了解，就不難在操控環(huán)各個(gè)當(dāng)量之間的運(yùn)算聯(lián)系中發(fā)現(xiàn)一些比較有意思的現(xiàn)象。這個(gè)現(xiàn)象和各個(gè)當(dāng)量之間傳遞系數(shù)的單位變換有關(guān)。

　　廢話不多說，直接進(jìn)入下面的剖析。

　　上圖是現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)器做方位操控時(shí)的典型操控環(huán)結(jié)構(gòu)圖。

　　以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為例，在這樣的操控結(jié)構(gòu)中，輸入側(cè)為方位指令，當(dāng)量單位為 rad；輸出為電機(jī)扭矩，Nm；

　　在這個(gè)進(jìn)程中，方位給定和方位反應(yīng)比較后成為方位差錯(cuò)，當(dāng)量單位仍為 rad，與方位環(huán)增益相乘，計(jì)算結(jié)果給定到速度環(huán)，單位為 ra

　　d/s 也就是 1/s, 所以方位環(huán)增益的當(dāng)量單位為 1/s；

　　可是，速度給定與速度反應(yīng)比較后的速度差錯(cuò)，單位也是 1/s，到最后的轉(zhuǎn)矩輸出 Nm 是怎么變換的呢？咱們知道轉(zhuǎn)矩的當(dāng)量是 Nm，也就是力 N 和長度 m 的乘積，而:

　　1 N = 1 kg m/s2

　　所以：

　　1 Nm = 1 kg m/s2 · m

　　也就是

　　= 1 kg m2/s2

　　要從前面的速度單位 “1/s” 運(yùn)算到這個(gè)轉(zhuǎn)矩的單位 “kg m2/s2”，需要與兩個(gè)當(dāng)量單位做乘法：

　　一個(gè)是 1/s，與時(shí)刻頻率有關(guān)，是速度環(huán)增益的單位；

　　另一個(gè)是 kg m2，這個(gè)恰恰是慣量的單位，是從電流環(huán)給定到電機(jī)扭矩輸出的傳遞系數(shù)。

　　速度環(huán)和方位環(huán)的增益系數(shù)都是以 1/s 為單位的頻率值，這個(gè)并不難理解，由于它們反映了驅(qū)動(dòng)器關(guān)于速度和方位的動(dòng)態(tài)呼應(yīng)才能；

　　而后邊這個(gè)電流環(huán)給定到電機(jī)扭矩輸出的傳遞系數(shù)的單位和慣量單位是相同，都是 kg m2 ，這又是幾個(gè)意思呢？

　　讓咱們從頭看一下操控環(huán)的運(yùn)算進(jìn)程。

　　在方位環(huán)，將方位指令(實(shí)際上是方位差錯(cuò))值求了一次導(dǎo)，即 d/dt 了一次，然后得出軸當(dāng)時(shí)的速度指令，自然方位環(huán)增益的系數(shù)單

　　位是 1/s 了；

　　在速度環(huán)，將速度指令(實(shí)際上是速度差錯(cuò))值再求一次導(dǎo)，即又 d/dt 了一次，然后得出軸當(dāng)時(shí)的加速度指令，自然速度環(huán)增益的系

　　數(shù)單位也是 1/s 咯；

　　也就是說，從速度環(huán)輸出給到電流環(huán)的值，其實(shí)是軸的加速度值，單位是 1/s2 ，也就是咱們前文書中說到的 β。

　　那么，既然有了角加速度值，要給出電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出，還記得咱們前文書中關(guān)于牛頓第二定律在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的表述么：

　　M = I β

　　M：轉(zhuǎn)矩(Nm)

　　I ：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg · m2)

　　β：加速度(1/s2)

　　這就解說了咱們之前發(fā)現(xiàn)的那個(gè)風(fēng)趣的現(xiàn)象了，電流環(huán)給定到電機(jī)扭矩輸出的傳遞系數(shù)的單位和慣量單位是相同，都是 kg m2，而事實(shí)上，這個(gè)系數(shù)就是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的慣量。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)

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