伺服系統(tǒng)的設(shè)計包括：

伺服系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計的動態(tài)方法設(shè)計

伺服電機(jī)型號和電機(jī)機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)相互匹配。

控制理論方法設(shè)計-控制器參數(shù)和動態(tài)性能指標(biāo)

一，慣性匹配：

（1）。等效負(fù)載慣量JL計算

1.驅(qū)動轉(zhuǎn)子的慣性矩：

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的動能：根據(jù)節(jié)能:推廣到多軸系統(tǒng)： 2.線性運(yùn)動物體的等效慣性矩：

使用螺母驅(qū)動工作臺的示例：

線性運(yùn)動臺的動能：

根據(jù)能量守恒，該能量被轉(zhuǎn)換為電動機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)動能。

擴(kuò)展為通用系統(tǒng)： 3.旋轉(zhuǎn)和線性耦合裝置的等效轉(zhuǎn)動慣量：（2）慣量匹配原理

1.步進(jìn)電機(jī)的慣量匹配條件：

慣性負(fù)載的最大啟動頻率： 2.交直流伺服電機(jī)的慣量匹配原理：

使用慣性較小的直流伺服電機(jī)的伺服系統(tǒng)

對于使用大慣量直流伺服電機(jī)的伺服系統(tǒng)

2.匹配容量：

（1）計算等效扭矩

1.計算等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩[TL]

根據(jù)能量守恒定律：

一些機(jī)械設(shè)備在軸上作用的載荷不止一個。此時，值為 2.計算等效摩擦轉(zhuǎn)矩[Tf]

由于機(jī)械設(shè)備損失的大部分功率是為了克服摩擦力，因此，基于等效摩擦轉(zhuǎn)矩的機(jī)械效率進(jìn)行粗略估算即可完成任務(wù)：

3.計算等效轉(zhuǎn)動慣量[Ta]

電動機(jī)改變速度時，需要一定的加速轉(zhuǎn)矩。

（2個）伺服電機(jī)容量匹配原理

1.步進(jìn)電機(jī)容量匹配

2.交流和直流伺服電機(jī)的容量匹配：

直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-速度特性曲線分為連續(xù)工作區(qū)域，間歇工作區(qū)域和加減速工作區(qū)域。電機(jī)轉(zhuǎn)矩選擇方法不同。在工程中，根據(jù)電動機(jī)加熱條件的等效原理，重復(fù)的短時工作系統(tǒng)等效于要選擇的電動機(jī)的連續(xù)工作系統(tǒng)。

3，速度匹配

對于動力電動機(jī)，額定速度越高，電動機(jī)尺寸越小，重量越輕。電機(jī)速度越高，傳動比越大，這有助于減小等效轉(zhuǎn)動慣量。增加了伺服電動機(jī)和電動機(jī)的負(fù)載能力。因此，電動機(jī)通常以高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。然而，機(jī)械裝置在低速和高轉(zhuǎn)矩條件下運(yùn)行，因此有必要在伺服電動機(jī)和機(jī)械裝置之間匹配減速器。減速器的減速比應(yīng)根據(jù)負(fù)荷分析合理選擇。

4.伺服電機(jī)選擇示例：

（1）步進(jìn)電機(jī)選擇示例

工作臺（托架）的重量為W=2000N，托架導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)為μ=0.06，最大車削切削力為FZ=2150N，y方向的切削分力Fy=2FZ=。 4300N（垂直于導(dǎo)軌），要求切削刀具的進(jìn)給速度v1=10-500mm/min，快速沖程速度v2=3000mm/min，額定滾珠絲杠直徑d0=32mm，導(dǎo)程tsp=。 6mm，螺絲的總長度l=1400mm，滑架的最大行程為1150mm，定位精度為±0.01mm，選擇合適的步進(jìn)電機(jī)。

圖4.18步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動工作臺1.脈沖等效選擇：

在主要選擇中，三相步進(jìn)電動機(jī)的步進(jìn)角為0.75°/1.5°。步距角θ=0.75°，每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)S=360°/θ=480。根據(jù)脈沖當(dāng)量的定義，首先選擇的脈沖當(dāng)量δ=0.01mm，可得到如下中間齒輪傳動比i 。

選擇小齒輪齒數(shù)Z1=20，Z2=25。模塊m=2

2.計算等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩

（1）空載時的等效摩擦轉(zhuǎn)矩Tf

（2）轉(zhuǎn)動期間的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 3.等效轉(zhuǎn)動慣量

（1）滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量Jsp

（2）轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸JW的滑架運(yùn)動慣性矩（3）大齒輪Jg2的慣性矩（4）小齒輪Jg1的慣性矩 4.電動機(jī)型號

的主要選擇已知TL=241.4（N.cm。），JL=7.76（N.cm. s2），主要電機(jī)型號為110BF003，

此處可獲得最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Tmax=800，轉(zhuǎn)子慣性Jm=4.7（N.cm. s2）。

慣性匹配和容量匹配條件

5.速度驗證

（1）檢查快進(jìn)速度

當(dāng)fmax=6000HZ時，檢查步進(jìn)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩-頻率曲線。

電動機(jī)轉(zhuǎn)矩Tm=90（Ncm）Tf=11.46，根據(jù)該頻率，可以計算最大進(jìn)給率v2。

（2）檢查運(yùn)行速度計算總之，您可以選擇這種類型的電動機(jī)

（2）DC伺服電動機(jī)選擇示例

線性位移脈沖當(dāng)量δ=0.01mm，最大進(jìn)給速度v2=6000mm/min，加速時間0.2s，移動重量W=2000N，移動速度6m/min，滑軌之間的摩擦系數(shù)μ=0.065，電機(jī)絲杠直接開車。絲杠的外徑為55mm，因此請選擇合適的DC伺服電機(jī)。

圖4.19直流伺服電動機(jī)驅(qū)動工作臺

1.根據(jù)脈沖當(dāng)量確定導(dǎo)螺桿和齒輪比。

如果知道δ和編碼器分辨率，則可以知道步距角。

轉(zhuǎn)換為電動機(jī)軸 2.計算所需的電動機(jī)速度

編碼器軸的轉(zhuǎn)速

3.等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算

預(yù)緊力F2=F1/3=433.33（N） 4.等效轉(zhuǎn)動慣量的計算移動體

傳動體

5.電動機(jī)模型的主要選擇

TL=200.45（N.cm），JL=245（kg.cm2），電動機(jī)模型的主要選擇稱為CN-800-10，

。

此處可獲得最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩TR=830（N.cm），轉(zhuǎn)子慣性Jm=91（kg.cm2）。

6.計算電動機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩Tm。