伺服基本原理与伺服选型计算

伺服电机的选型计算方法伺服电机是一种应用于自动控制系统中的电动机，它具有高精度、高速度、高可靠性和高动态性等特点，广泛应用于工业自动化领域。

在进行伺服电机选型计算时，需要考虑以下几个方面：1.负载特性分析：首先需要对负载进行特性分析，包括负载的惯性矩、负载力矩和负载转矩等参数的测量和计算。

负载特性分析是伺服电机选型计算的基础，它直接影响到电机输出的动力和转速。

2.动力需求计算：在进行伺服电机选型计算时，需要考虑到所需的动力大小。

动力大小与负载的力矩和转速有关，可以通过下式计算：动力大小=负载力矩×负载转速动力大小的计算可以参考负载特性分析中得到的参数。

3.转矩需求计算：转矩需求是指伺服电机在运行过程中所需的最大转矩。

转矩需求可以通过下式计算：转矩需求=负载转矩+惯性转矩负载转矩和惯性转矩可以通过负载特性分析中得到的参数进行计算。

4.速度需求计算：速度需求是指伺服电机在运行过程中所需的最大转速。

速度需求可以通过下式计算：速度需求=负载转速+加速度×加速时间负载转速是伺服电机在运行过程中所需的最大转速，加速度是伺服电机在加速阶段的加速度大小，加速时间是加速阶段的时间。

5.动态性能计算：伺服电机的动态性能是指其快速响应的能力，包括动态转矩响应和动态速度响应。

动态性能的计算需要考虑到转矩和速度的波动范围，以及加速度和减速度的大小。

6.选型参数计算：在进行伺服电机选型计算时，还需要考虑到电机的额定功率、额定转矩、额定转速、额定电压和额定电流等参数。

这些参数可以通过上述计算得到，也可以通过伺服电机的性能曲线和规格表进行查询。

总之，伺服电机的选型计算方法需要综合考虑负载特性、动力需求、转矩需求、速度需求和动态性能等方面的因素。

同时，还需要根据具体的应用场景和要求进行合理的选型。

选择伺服电机时，首先要考虑的是功率的选择。

一般应注意以下两点：1．如果选择的电机功率太小，就会出现“小马车”现象，会导致电机长期过载，由于发热而损坏绝缘，甚至烧坏电机。

2．如果电动机功率太大，就会出现“大手拉车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率不高，不仅不利于用户和电网。

而且还会造成电能浪费。

也就是说，电动机功率既不能太大也不能太小。

为了正确选择电动机功率，必须进行以下计算或比较：P = F * V / 100（其中p是计算出的功率，以KW为单位，f是所需的拉力，以n为单位，v是工作机的线速度m / s）另外，最常用的方法是通过类比选择电动机的功率。

所谓的类比法是比较类似生产机械中使用的电动机的功率。

具体方法是知道该装置或附近其他装置中类似生产机械使用了多少功率电动机，然后选择具有类似功率的电动机进行调试。

调试的目的是验证所选电动机是否与生产机械匹配。

验证方法是使电动机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电动机的工作电流，并将测量的电流与电动机铭牌上标记的额定电流进行比较。

如果电动机的实际工作电流与标在脾脏上的额定电流相差不大，则表明所选电动机的功率合适。

如果电机的实际工作电流比铭牌上标明的额定电流低70％，则表明电机功率太大，应更换功率较小的电机。

如果测得的电动机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上，则表明电动机功率过小，应更换功率较大的电动机。

实际上，它应该是考虑转矩（转矩），电动机功率和转矩的计算公式。

T ＝9550p / n。

其中：P功率，kw；N-电机额定转速，r / min；T扭矩，Nm。

电动机的输出扭矩必须大于工作机械所需的扭矩，并且通常需要安全系数。

机械功率公式：P = T * N / 97500P：功率单位W；T：扭矩，g / cm；N：转速，以r / min为单位。

伺服电机选型与计算
每种型号电机的规格项内均有额定转矩、最大转矩及电机惯量等参数，各参数与负载转矩及负载惯量间必定有相关联系存在，选用电机的输出转矩应符合负载机构的运动条件要求，如加速度的快慢、机构的重量、机构的运动方式（水平、垂直、旋转）等；运动条件与电机输出功率无直接关系，但是一般电机输出功率越高，相对输出转矩也会越高。

因此，不但机构重量会影响电机的选用，运动条件也会改变电机的选用。

惯量越大时，需要越大的加速及减速转矩，加速及减速时间越短时，也需要越大的电机输出转矩。

选用伺服电机规格时，依下列步骤进行。

(1)明确负载机构的运动条件要求，即加／减速的快慢、运动速度、机构的重量、机构的运动方式等。

(2)依据运行条件要求选用合适的负载惯最计算公式，计算出机构的负载惯量。

(3)依据负载惯量与电机惯量选出适当的假选定电机规格。

(4)结合初选的电机惯量与负载惯量，计算出加速转矩及减速转矩。

(5)依据负载重量、配置方式、摩擦系数、运行效率计算出负载转矩。

(6)初选电机的最大输出转矩必须大于加速转矩加负载转矩；如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。

(7)依据负载转矩、加速转矩、减速转矩及保持转矩，计算出连续瞬时转矩。

(8)初选电机的额定转矩必须大于连续瞬时转矩，如果不符合条件，必须选用其他型号计算验证直至符合要求。

(9)完成选定。

伺服电机选型计算
1.负载惯量计算
负载惯量是指负载的转动惯量，计算方式为质量乘以质心距离平方。

负载惯性大会对电机的加速度和精度要求产生一定的影响。

伺服电机需要
具备足够的能力来加速和控制负载。

负载惯量的计算公式为：
J=m*r^2
其中，J表示负载的转动惯量，m表示负载的质量，r表示负载的质
心距离。

根据实际情况确定负载的质量和质心距离，可以估算负载的转动惯量。

2.加速度计算
加速度是指负载达到一定速度所需的时间。

加速度较大可以提高生产
效率，但可能会引起震动和噪音。

确定合适的加速度需要根据应用需要进
行权衡。

加速度的计算公式为：
a=(ωf-ωi)/t
其中，a表示加速度，ωf表示最终速度，ωi表示初始速度，t表示
加速时间。

3.扭矩计算
扭矩是伺服电机提供的力矩，其大小决定了电机的最大负载能力。

根据应用需求可以计算出负载所需的最大扭矩。

扭矩的计算公式为：
T=J*α
其中，T表示所需的最大扭矩，J表示负载的转动惯量，α表示加速度。

4.功率计算
功率是指电机输出的机械功率，也是伺服电机选型的一个重要参数。

根据应用需求可以计算出对应负载的最大功率。

功率的计算公式为：
P=M*ω
其中，P表示功率，M表示扭矩，ω表示角速度。

5.速度计算
速度是指电机的转速，根据应用需求可以计算出所需的最大速度。

速度的计算公式为：
V=ω*r
其中，V表示速度，ω表示角速度，r表示负载的质心距离。

伺服电机选型计算公式伺服电机选择的时候，首先一个要考虑的就是功率的选择。

一般应注意以下两点：1。

如果电机功率选得过小．就会出现“小马拉大车”现象，造成电机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电机被烧毁。

2。

如果电机功率选得过大．就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。

而且还会造成电能浪费。

也就是说，电机功率既不能太大，也不能太小，要正确选择电机的功率，必须经过以下计算或比较：P=F*V/100(其中P是计算功率，单位是KW，F是所需拉力，单位是N，V是工作机线速度m/s)此外．最常用的是采用类比法来选择电机的功率。

所谓类比法，就是与类似生产机械所用电机的功率进行对比。

具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电机，然后选用相近功率的电机进行试车。

试车的目的是验证所选电机与生产机械是否匹配。

验证的方法是：使电机带动生产机械运转，用钳形电流表测量电机的工作电流，将测得的电流与该电机铭牌上标出的额定电流进行对比。

如果电功机的实际工作电流与铭脾上标出的额定电流上下相差不大，则表明所选电机的功率合适。

如果电机的实际工作电流比铭牌上标出的额定电流低70％左右．则表明电机的功率选得过大，应调换功率较小的电机。

如果测得的电机工作电流比铭牌上标出的额定电流大40％以上．则表明电机的功率选得过小，应调换功率较大的电机。

实际上应该是考虑扭矩（转矩），电机功率和转矩计算公式。

即T = 9550P/n式中：P —功率，kW；n —电机的额定转速，r/min；T —转矩，Nm。

电机的输出转矩一定要大于工作机械所需要的转矩，一般需要一个安全系数。

机械功率公式：P=T*N/97500P：功率单位W；T：转矩，单位克/cm；N：转速，单位r/min。

伺服电机选型和编码器选型计算1. 引言在设计和选择伺服控制系统时，正确选型电机和编码器是非常重要的。

本文将介绍如何进行伺服电机和编码器的选型计算，帮助您选择适合您应用需求的电机和编码器。

2. 伺服电机选型计算伺服电机的选型计算主要涉及以下几个参数：- 功率需求（单位：瓦特）- 转矩需求（单位：牛米）- 转速需求（单位：转/分钟）根据应用需求，可以通过以下步骤计算伺服电机的选型：1. 确定所需的功率需求。

2. 确定所需的转矩需求。

3. 确定所需的转速需求。

4. 根据伺服电机的技术参数表，选择一个合适的电机型号，其中包括功率、转矩和转速等参数。

3. 编码器选型计算编码器是用于测量和反馈电机转速和位置信息的重要设备。

选取合适的编码器需要考虑以下因素：- 分辨率需求（单位：线数）- 测量精度需求选型计算步骤如下：1. 确定所需的分辨率需求，即每转的线数。

2. 考虑测量精度需求，通常以角度或长度表示。

3. 根据编码器的技术参数表，选择一个合适的编码器型号，其中包括分辨率和测量精度等参数。

4. 总结正确选型伺服电机和编码器对于设计和选择伺服控制系统至关重要。

通过本文介绍的伺服电机和编码器选型计算方法，您可以根据应用需求选择适合的电机和编码器型号，以满足系统的性能和稳定性要求。

在选择过程中，还需注意其他因素，如供电要求、安装尺寸和可靠性等，以获取最佳的控制效果。

请注意，本文只提供了伺服电机和编码器选型计算的基本步骤和考虑因素，具体选型还需根据实际应用需求进行详细分析和评估。

伺服电机选型案例伺服电机功率计算选型例子伺服电机功率计算选型例子（新手必看，经典案例分析）伺服电机选型也有相应的规律和公式可循的。

最常见的机械传动结构有同步带，齿轮齿条，丝杆等。

以同步带为例，需要计算的参数有电机转速，电机力矩，转动惯量。

第一，电机额定转速N=（v/2πr）*i，启动瞬间需要的拉力F=（M+m1-m2）a+δ（M+m1-m2）g(水平)，F=（M+m1-m2）a+δ（M+m1-m2）g+（M+m1-m2）g(垂直)，T扭矩=F*R。

T电机=T扭矩/机械减速比n，电机功率=N*T 电机/10，启动惯量J=1/2mR2，电机惯量J电机=J/减速比的平方n2/惯量比i。

第二，同步带轮直径D=100mm、提升机载货台总重M=30kg、货物总重m1=10kg，配重m2=25kg，提升滚动摩擦系数取δ=0.03、加速度a=2m/S2、提升速度v=3m/s。

减速机减速比i=5，电机额定转速n=（v/2πr）*i=3/(2*3.14*0.05)*5*60=2866r/min，启动瞬间需要的拉力F=（M+m1-m2）a+&delta，（M+m1-m2）g+（M+m1-m2）g=（30+10-25）*2+0.03（30+10-25）*10+（30+10-25）*10=184.5N。

T扭矩=F*R=184.5*0.05=9.225Nm，折算电机需要扭矩T1=9.225Nm/5=1.85Nm，折算电机功率P1=2866*1.85/10=0.5KW。

启动惯量J=1/2mR2=0.5*（10+30+25）*0.0025=0.08125kgm2，折算电机需要惯量J1=0.08125/25=0.00325kgm2，根据经验值取惯量比=10，则实际J电=J1/10=0.000325kgm2。

经计算电机至少满足以下条件下面看下1.2千瓦3000RPM，4牛米的电机的惯量是2.98*10-4kgm2。

所以可以选择80ST-M04030的电机。

伺服基本原理与伺服选型计算伺服系统基本原理是通过控制系统来驱动伺服电机，实现对输出位置、速度和加速度的精确控制。

伺服系统由伺服电机、编码器、控制器和电源等组成。

伺服电机作为伺服系统的执行器，根据控制信号来产生力矩，驱动负载实现精确的位置和速度控制。

编码器用于反馈负载的实际位置和速度信号给控制器，控制器通过与设定值进行比较，计算输出信号，驱动伺服电机实现位置、速度和加速度的闭环控制。

电源为伺服系统提供稳定的电压和电流，保证伺服电机正常工作。

伺服选型计算是为了确定适合应用场景的伺服系统参数，包括伺服电机的额定速度、额定扭矩、惯量（转动惯量和负载惯量）、伺服电机的功率和电流等。

选型计算的目的是根据实际需求，选择合适的伺服系统，以确保系统能够满足精确控制的要求，并具有较高的响应速度和负载能力。

伺服选型计算的步骤主要包括以下几个方面：1.确定应用场景的要求：包括所需的位置控制精度、速度控制范围、加速度要求以及负载情况等。

2.计算负载的转动惯量：负载的转动惯量是伺服选型计算中的重要参数，可以通过计算或测量得到。

转动惯量的大小直接影响伺服电机的加速度和响应速度。

3.计算负载的额定扭矩：额定扭矩是指伺服电机能够提供的最大扭矩，通过分析负载的工作条件和受力情况，可以计算得到需要的额定扭矩。

4.选择合适的伺服电机型号：根据负载的转动惯量和额定扭矩计算结果，选择适合的伺服电机型号。

可以考虑力矩、转速、功率和转矩惯量等参数指标。

5.计算伺服系统的电流和功率：根据所选定的伺服电机型号和工作条件，计算伺服电机的额定电流和功率。

这样可以选择合适的电源和配套的驱动器。

通过以上的选型计算步骤，可以选择适合应用的伺服系统，满足精确控制的要求。

选型计算需要综合考虑实际应用的需求，包括位置精度、速度要求、负载情况等，同时还需要考虑电机型号的可靠性、稳定性和能效性能。

因此，在进行伺服选型计算时，建议使用专业的伺服选型软件，能够更准确和高效地完成选型计算。

伺服电机选型计算公式下图所示是一种采用功率运算放大器LM675制成的伺服电动机控制电路，电动机采用直流伺服电动机。

从图可见，功率运算放大器LM675由15V 供电，15V电压经RP1加到运算放大器LM675的同相输入端，LM675的输出电压加到伺服电动机的输入端。

电动机上装有测速信号产生器，用于实时检测电动机的转速。

实际上测速信号产生器是一种发电机，它输出的电压与转速成正比。

测速信号产生器G输出的电压经分压电路后作为速度误差信号反馈到运算放大器的反相输入端。

速度指令电位器RP1设定的电压值经R1.R2分压后加到运算放大器的同相输入端，相当于基准电压。

伺服电动机的控制原理图伺服电动机用字母M表示伺服电动机，是驱动系统的动力之源。

运算放大器：用电路名称表示，即LM675，是伺服控制电路中的放大器件，为伺服电动机提供驱动电流。

速度指令电位器RP1：在电路中设定运算放大器的基准电压，即速度设定。

放大器增益调整电位器RP2：在电路中分别用于微调放大器的增益和速度反馈信号的大小。

当电动机的负载发生变动时，反馈到运算放大器反相输入端的电压也会发生变化，即电动机负载加重时，速度会降低，测速信号产生器的输出电压也会降低，使运算放大器反相输入端的电压降低，该电压与基准电压之差增加，运算放大器的输出电压增加。

反之，当负载变小、电动机速度增加时，测速信号产生器的输出电压上升，加到运算放大器反相输入端的反馈电压增加，该电压与基准电压之差减小，运算放大器的输出电压下降，会使电动机的速度随之下降，从而使转速能自动稳定在设定值。

伺服电机优点1、精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题；2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转；3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。

首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。

伺服电机的选型计算方法：
一、转速和编码器分辨率的确认。

二、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。

三、计算负载惯量，惯量的匹配，安川伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好，这样对精度和响应速度好。

四、再生电阻的计算和选择，对于伺服，一般2kw以上，要外配置。

五、电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。

总结：
以上的选择方法只考虑到电机的动力问题，对于直线运动用速度，加速度和所需外力表示，对于旋转运动用角速度，角加速度和所需扭矩表示，它们均可以表示为时间的函数，与其他因素无关。

很显然。

电机的最大功率P电机，最大应大于工作负载所需的峰值功率P 峰值，但仅仅如此是不够的，物理意义上的功率包含扭矩和速度两部分，但在实际的传动机构中它们是受限制的。

用峰值，T峰值表示最大值或者峰值。

电机的最大速度决定了减速器减速比的上限，n上限= 峰值，最大/ 峰值，同样，电机的最大扭矩决定了减速比的下限，n下限=T峰值/T电机，最大，如果n下限大于n上限，选择的电机是不合适的。

反之，则可以通过对每种电机的广泛类比来确定上
下限之间可行的传动比范围。

只用峰值功率作为选择电机的原则是不充分的，而且传动比的准确计算非常繁琐。