进给伺服系统参数的匹配

信息来源：深圳市嘉扬科技有限公司
添加时间：2025-6-17

进给伺服系统是电气、机械等环节组成的一个整体，其组成环节的特性参数对组成系统的特性有着较大的影响。从理论上讲，可以根据要求与系统的数学模型确定其参数，但是由于进给伺服系统工作条件复杂多变，尤其是机械系统的阻尼、刚度、惯量等参数，尚无完善的计算方法。因此在进行设计和调试时，除必要的理论计算外，还必辅之以实验分析和类比法，利用已有的系统的参数和经验数据进行新的设计，这是目前常用的办法。下面定性分析和介绍几个重要参数对系统性能影响及其确定方法。
1.阻尼
数控进给伺服系统的阻尼，主要与伺服驱动装置的电感，电阻，电动机的机械部件以及机械传动机构的摩擦阻尼和粘性阻尼有关。它在系统中的作用是：阻尼大则系统的伺服刚度高，抗干扰能力强，稳定性高。但是定位精度低，定位的离散程度大。由此可知，这两方面是矛盾的，因此要求精度与抗干扰性之间进行折衷考虑。
例如，采用滚动导轨和静压导轨就是减少机械系统的阻尼。它是提高定位精度的有效措施，但是相对而言系统的稳定性裕度将减小，因此，现在有些进给系统设置了可调阻尼的阻尼器，或者采用软件的方法来改变系统的结构参数如阻尼。力求在保证系统具有高精度的的同时，保证系统具有较好的稳定性能。
　2.惯量
执行部件的惯量越小越好，因为惯量越大，时间常数越大，系统的灵敏度变差，且固有频率降低()，易发生共振。但由于刚度、强度等方面的原因，惯量的降低受到的限制。一般要求（交流伺服电机）：

式中：JL：传动部件折算到伺服电机输出轴上的惯量；Jm：电机的惯量。
要满足上述要求有两个途径：①尽可能使执行部件折算到电机轴上的惯量减小；②选用惯量较大的电机为驱动源。
3.刚度与固有频率
刚度是指在没有指令输入时，在外力作用下系统抵抗位移变形的能力。即：　K=F/δ
固有频率ωn刚度低则系统的固有频率降低（），这对闭环系统的稳定性是不利的，对开环系统的稳定性虽无影响，但是系统会固刚度不足而引起，失动而造成系统的死区，这是因为扫行部件受到摩擦力的作用和切削力，使系统的一部分位置指令转化为弹性变形，而实际上执行部件无运动。因此，在设计进给系统时，总是要求进给系统的各个环节(尤其是进给传动环节)具有足够的刚度。
系统的固有频率是由刚度和惯量这两个主要参数所决定的，因此，在进给伺服系统设计中，应注意各环节的固有频率，一般要求：
　机械传动机构的固有频率应高于伺服驱动系统的固有频率的2～3倍。
　各个环节的固有频率应相互借开，以免发生振动耦合现象。
　各个环节的固有频率应避开系统的工作频率范围，以免在工作频率上发生共振。