說到剛性，首先要談到剛度。 

剛度是指材料或結(jié)構(gòu)在應(yīng)力下抵抗彈性變形的能力，是材料或結(jié)構(gòu)彈性變形難度的表示。材料的剛度通常用彈性模量e來衡量，在宏觀彈性范圍內(nèi)，剛度是載荷與零件位移的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔量，即單位力引起的位移。剛度可分為靜態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)剛度。 

結(jié)構(gòu)的剛度(k)是指彈性體抵抗變形和拉伸的能力。 

k=P/δ 

p是作用在結(jié)構(gòu)上的恒定力，δ是力引起的變形。 

旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)剛度(k)為: 

k=M/θ 

其中m是施加的力矩，θ是旋轉(zhuǎn)角度。 

例如，我們知道鋼管相對(duì)較硬，外力引起的變形一般較小，而橡皮筋相對(duì)較軟，相同力引起的變形相對(duì)較大。然后我們說鋼管剛性強(qiáng)，橡皮筋剛性弱，或者它們的柔韌性強(qiáng)。 

在伺服電機(jī)的應(yīng)用中，聯(lián)軸器是連接電機(jī)和負(fù)載的典型剛性連接。使用同步帶或皮帶連接電機(jī)和負(fù)載是典型的柔性連接。 

電機(jī)的剛度是電機(jī)軸抵抗外部扭矩干擾的能力，我們可以在伺服控制器中調(diào)節(jié)電機(jī)的剛度。 

伺服電機(jī)的機(jī)械剛度與其響應(yīng)速度有關(guān)。通常，剛性越高，響應(yīng)速度就越高。然而，如果調(diào)節(jié)過高，電機(jī)的機(jī)械共振將很容易發(fā)生。因此，可以選擇手動(dòng)調(diào)整一般伺服放大器參數(shù)中的響應(yīng)頻率。根據(jù)機(jī)械諧振點(diǎn)(實(shí)際上是增益調(diào)整參數(shù))進(jìn)行調(diào)整需要時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)。 

在伺服系統(tǒng)位置模式下，施加一個(gè)力來偏轉(zhuǎn)電機(jī)。如果力大而偏角小，則伺服系統(tǒng)被認(rèn)為是剛性的，而伺服剛度被認(rèn)為是弱的。請(qǐng)注意，我在這里談?wù)摰膭傂詫?shí)際上更接近于響應(yīng)速度的概念。從控制器的角度來看，剛度實(shí)際上是一個(gè)由速度環(huán)、位置環(huán)和時(shí)間積分常數(shù)組成的參數(shù)，其大小決定了機(jī)器的響應(yīng)速度。 

松下和三菱伺服系統(tǒng)都有自動(dòng)增益功能，通常不需要特殊調(diào)整。有些國產(chǎn)伺服系統(tǒng)只能手動(dòng)調(diào)節(jié)。 

事實(shí)上，如果不需要快速定位，只要定位準(zhǔn)確，當(dāng)阻力不大、剛度低時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)精確定位，但定位時(shí)間長。因?yàn)槿绻麆傂缘停ㄎ宦绻憫?yīng)快，定位時(shí)間短，就會(huì)有定位不準(zhǔn)確的錯(cuò)覺。 

然而，慣性描述了物體運(yùn)動(dòng)的慣性，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是物體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的量度。慣性矩只與旋轉(zhuǎn)半徑和物體質(zhì)量有關(guān)。通常，負(fù)載的慣性超過電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性的10倍，這可以被認(rèn)為更大。 

導(dǎo)軌和絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的剛度有很大影響。在固定增益下，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，剛性越大，電機(jī)振動(dòng)的可能性就越大。慣性矩越小，電機(jī)的剛性就越小，震動(dòng)的可能性就越小。通過更換較小直徑的導(dǎo)軌和螺桿可以減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，從而減小負(fù)載慣量，防止電機(jī)晃動(dòng)。 

我們知道，通常在選擇伺服系統(tǒng)時(shí)，除了要考慮電機(jī)的扭矩和額定速度等參數(shù)外，我們還需要計(jì)算和知道轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸的機(jī)械系統(tǒng)的慣性，然后根據(jù)機(jī)器的實(shí)際動(dòng)作要求和被加工零件的質(zhì)量要求選擇具有合適慣性的電機(jī)。 

在調(diào)試過程中(手動(dòng)模式)，正確設(shè)置慣性比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械和伺服系統(tǒng)最佳效率的前提。 

什么是“慣性匹配”？ 事實(shí)上，不難理解，根據(jù)牛二定律: 

進(jìn)料系統(tǒng)所需扭矩=系統(tǒng)慣性矩J ×角加速度θ 

角加速度θ影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。θ越小，從控制器到系統(tǒng)執(zhí)行完成的時(shí)間越長，系統(tǒng)響應(yīng)越慢。如果θ發(fā)生變化，系統(tǒng)響應(yīng)將快速而緩慢，影響加工精度。 

選擇伺服電機(jī)后，最大輸出值不會(huì)改變。如果θ的變化預(yù)計(jì)較小，則J應(yīng)盡可能小。 

另一方面，系統(tǒng)慣性矩j =伺服電機(jī)慣性矩JM+從電機(jī)軸轉(zhuǎn)換而來的負(fù)載慣性矩JL。 

負(fù)載慣性JL由工作臺(tái)、安裝在工作臺(tái)上的夾具、工件、螺釘、聯(lián)軸器和其他線性和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件的慣性組成，這些部件折疊在電機(jī)軸上。JM是伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性。選擇伺服電機(jī)后，該值將為固定值，而JL將隨著負(fù)載(如工件)的變化而變化。如果J的變化率預(yù)計(jì)較小，最好讓JL占較小的比例。 

這是普遍意義上的“慣性匹配”。 

一般來說，慣性小的電機(jī)制動(dòng)性能好，啟停加速響應(yīng)快，高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)好，適用于一些輕負(fù)載、高速定位的場(chǎng)合。大中型慣性電機(jī)適用于高負(fù)載、高穩(wěn)定性要求的場(chǎng)合，如一些圓周運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和一些機(jī)床行業(yè)。 

因此，伺服電機(jī)的剛性太高，剛性不夠。通常，需要調(diào)整控制器增益來改變系統(tǒng)響應(yīng)。慣性過大和慣性不足是指負(fù)載慣性變化和伺服電機(jī)慣性之間的相對(duì)比較。