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?惯量对于扫地机微型直流电机选型的重要性


扫地机马达选型的过程中,各种参数是非常的选择是非常重要,比如额定电压、转速、功率、扭力等参数。惯量对于扫地机马达选型有着重要的作用。


以旋转运动为例在位置环、速度环与电流环的控制框架中,输入侧为位置指令,输出微电机扭矩单位为Nm,在这个过程当中,位置给定与位置误差,当量单位为rad,与位置环增益相乘,计算的结果给定到速度环,单位为rad/s也就是1/s,所以位置环增益的当量单位为1/s,那么速度给定和速度误差单位也为1/s,那么扫地机马达最后的转速输出Nm转换是怎样的呢?


扫地机?

微电机的转矩当量为Nm,它是力(N)与长度(m)的乘积,就是1N=1kgm/s2,那么1Nm=1kgm/s21.m,也就是1kgm2/s2,如要从前面的速度单位“1/s”运算到这个转矩的单位“kgm2/s2”,那么需要和两个当量单位相乘,一个是1/s这个和时间频率相关,它是速度环增益的单位,另外一个kgm2即是惯量的单位,是从电流环给定到微电机扭矩输出的传递系数。


扫地机马达速度环与位置环的增益系数全部都是以1/s为单位的频率值,它们反映了驱动器对速度与位置的动态响应能力,电流环给定到微电机扭矩输出的传递系数的是与惯量单位一样的。


扫地机马达?


扫地机马达控制环的运算过程


(1)在位置环中将位置指令值求了一次导,而得出轴当前的速度指令,自然位置环增益系数单位是1/s;


(2)在速度环中将速度指令值再求一次导,从此得出轴当前的加速度指令,自然速度环增益的系数单位也就是1/s,也就是从速度环输出给到电流环的值,也就是轴的加速度值,单位就是1/s2,也就是牛顿第二定律中的加速度β。


有的角加速度值,要得出马达的转矩输出,在牛顿的第二定律回转运动中有表达:


M=Iβ


M:转矩(Nm)


I:转动惯量(kg·m2)


β:加速度(1/s2)


虽然电流环给定到扫地机马达扭矩输出的传递系数单位和惯量单位是一样的,实际上这个系数则是运动系统的惯量。

直流马达?


驱动器输出给扫地机马达的电流计算方法


计算方法与微电机的电流/扭矩比相关,在扫地机马达转速不变时微电机输入的电流和输出转矩是成正比,它有一个固定的系数,这个系数是微电机本身的固有特性,在驱动器运算微电机输出转矩值后,只需要将这个系数相乘,就可以得出微电机的输入电流。


这也就是为什么微电机的驱动器要通过各种参数即通过反复做微电机的特性测试评估的原因,都是考虑微电机特性更精准的把握。


扫地机马达的运动系统在进行放大运算时,在控制环整定时,是从内环向外环方向整定的,然后才是速度环和位置环,加入无法有效的得出系统惯量值,那么也无法整定出准确的速度环与位置环参数,无论是都需要计算出惯量值和电流环才可对微电机进行精确的选型。


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