使用过或者研究过伺服电机的人都市知道两个名词，即刚性和惯量，那么这两个单元到底是什么作用呢？

要说刚性，先说刚度。

刚度是指质料或结构在受力时抵制弹性变形的能力，是质料或结构弹性变形难易水平的表征。质料的刚度通常用弹性模量E来权衡。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，即引起单元位移所需的力。它的倒数称为柔度，即单元力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。

一个结构的刚度（k）是指弹性体抵制变形拉伸的能力。

k=P/δ

P是作用于结构的恒力，δ是由于力而发生的形变。

转动结构的转动刚度（k）为：

k=M/θ

其中，M为施加的力矩，θ为旋转角度。

举个例子，我们知道钢管对照坚硬，一样平常受外力形变小，而橡皮筋对照软，受到一致力发生的形变就对照大，那我们就说钢管的刚性强，橡皮筋的刚性弱，或者说其柔性强。

在伺服电机的应用中，用联轴器来毗邻电机和负载，就是典型的刚性毗邻；而用同步带或者皮带来毗邻电机和负载，就是典型的柔性毗邻。

电机刚性就是电机轴抗外界力矩滋扰的能力，而我们可以在伺服控制器调治电机的刚性。

伺服电机的机械刚度跟它的响应速率有关。一样平常刚性越高其响应速率也越高，然则调太高的话，很容易让电机发生机械共振。以是，在一样平常的伺服放大器参数内里都有手动调整响应频率的选项，要凭据机械的共振点来调整，需要时间和履历（实在就是调增益参数）。

在伺服系统位置模式下，施加力让电机偏转，若是用力较大且偏转角度较小，那么就以为伺服系统刚性强，反之则以为伺服刚性弱。注重这里我说的刚性，实在更靠近响应速率这个观点。从控制器角度看的话，刚性实在是速率环、位置环和时间积分常数组合成的一个参数，它的巨细决议机械的一个响应速率。

像松下和三菱伺服都有自动增益功效，通常不需要特别去调整。国产的一些伺服，只能够手工调整。

实在若是你不要求定位快，只要准，在阻力不大的时刻，刚性低，也可以做到定位准，只不过定位时间长。由于刚性低的话定位慢，在要求响应快，定位时间短的情况下，就会有定位禁绝的错觉。

而惯量形貌的是物体运动的惯性，转动惯量是物体绕轴转动惯性的器量。转动惯量只跟转动半径和物体质量有关。一样平常负载惯量跨越电机转子惯量的10倍，可以以为惯量较大。

导轨和丝杠的转动惯量对伺服电机传动系统的刚性影响很大，牢固增益下，转动惯量越大，刚性越大，越易引起电机发抖；转动惯量越小，刚性越小，电机越不易发抖。可通过替换较小直径的导轨和丝杆减小转动惯量从而减小负载惯量来到达电机不发抖。

我们知道通常在伺服系统选型时，除思量电机的扭矩和额定速率等等参数外，我们还需要先盘算得知机械系统换算到电机轴的惯量，再凭据机械的现实动作要求及加工件质量要求来详细选择具有合适惯量巨细的电机。

在调试时（手动模式下），准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条件。

那到底什么是“惯量匹配”呢？

实在也不难理解，凭据牛二定律：

进给系统所需力矩= 系统转动惯量J × 角加速率θ

角加速率θ影响系统的动态特征，θ越小则由控制器发出指令到系统执行完毕的时间越长，系统反映越慢。若是θ转变，则系统反映将忽快忽慢，影响加工精度。

伺服电机选定后最大输出值稳定，若是希望θ的转变小，则J就应该只管小。

而上面的，系统转动惯量J＝伺服电机的旋转惯性动量JM ＋ 电机轴换算的负载惯性动量JL。

负载惯量JL由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。JM为伺服电机转子惯量，伺服电机选定后，此值就为定值，而JL则随工件等负载改变而转变。若是希望J转变率小些，则最好使JL所占比例小些。

这就是通俗意义上的“惯量匹配”。

一样平常来说，小惯量的电机制动性能好，启动，加速住手的反映很快，高速往复性好，适合于一些轻负载，高速定位的场所。中、大惯量的电机适用大负载、平稳要求对照高的场所，如一些圆周运动机构和一些机床行业。

以是伺服电机刚性过大，刚性不足，一样平常是要调控制器增益改变系统响应了。惯量过大，惯量不足，说的是负载的惯量转变和伺服电机惯量的一个相对的对照。

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