7 ressources pour comprendre l'inertie et la discordance d'inertie

Lors du dimensionnement du moteur le plus approprié pour une application donnée, des facteurs tels que l'inertie de la charge et l'inertie du moteur sont des considérations critiques. (Via : Comprendre les mystères de l'inadéquation de l'inertie »)

Si les composants mécaniques tels que les accouplements, les arbres et les courroies étaient infiniment rigides, il serait possible de dimensionner les moteurs uniquement en fonction des exigences de couple et de vitesse. Malheureusement, ce n'est pas le cas.

Dans un moteur et une charge couplés de manière conforme, un certain nombre de facteurs influencent les résonances mécaniques du système, y compris l'inertie du rotor du moteur (J_M ), l'inertie de charge (J_L ), l'élasticité de couplage (K_S ), le couple appliqué (T) et l'amortissement visqueux de l'accouplement (B_ML ), entre masse et rotor (B_M ) et entre le sol et la charge (B_L ). Figure reproduite avec l'aimable autorisation de Kevin Craig, Hofstra University.

Chacun de ces composants mécaniques a un degré de conformité, ce qui signifie que lorsque le moteur tente de déplacer une charge, des vibrations se produisent à des fréquences de résonance. Un dimensionnement réussi du moteur nécessite une certaine compréhension de l'inertie, alors examinons quelques concepts clés.

L'inertie est la résistance de tout objet physique à tout changement de sa vitesse. Au fur et à mesure que l'inertie augmente, la résistance à l'accélération/décélération augmente également. L'inertie de la charge, également appelée moment d'inertie, est définie comme la résistance d'un objet physique à tout changement de sa vitesse, du point de vue de l'axe de rotation .

Le moment d'inertie (généralement écrit J ) dans un système d'asservissement peut être divisé en deux parties :l'inertie de la charge et l'inertie du moteur. Le rapport du moment d'inertie est le moment d'inertie de la charge divisé par le moment d'inertie du moteur. La discordance d'inertie fait référence à la différence d'inertie physique entre le moteur et la charge.

Pour faciliter le dimensionnement du moteur, les fabricants de moteurs fournissent généralement des informations sur l'inertie de charge admissible. Le dépassement de la charge admissible peut entraîner des performances réduites, des vibrations et un calage.

Gardez à l'esprit qu'il n'y a pas de formule pour calculer un rapport d'inertie idéal - il doit être calculé pour chaque application.

Les rapports d'inertie charge/moteur élevés diminuent la bande passante de fonctionnement de la machine, font travailler le moteur plus dur qu'il ne le devrait et entraînent souvent des temps de stabilisation accrus, entraînant une diminution performances globales.

Une façon de réduire le rapport d'inertie est d'utiliser des boîtes de vitesses car le rapport de vitesse a un effet carré inverse sur l'inertie de la charge. Cela permet des opérations à plus grande vitesse et/ou des moteurs plus petits et moins chers. Une autre approche consiste à passer à un moteur plus gros avec une plus grande inertie.

En outre, les servos avancés d'aujourd'hui sont livrés avec des algorithmes de contrôle d'entraînement qui peuvent être utilisés pour lutter contre les effets de résonance, ce qui permet l'utilisation de systèmes à rapport plus élevé pour certaines applications.

L'inertie du rotor peut être ajustée en modifiant les matériaux, les dimensions et les conceptions (comme la conception « roue de voiture » ​​illustrée ici). Crédit :A3

Voici 7 ressources utiles pour explorer les sujets liés à l'inertie et à l'inadéquation de l'inertie :

• Comprendre les mystères de l'inadéquation de l'inertie :cet article détaillé des archives A3 fournit une analyse détaillée du sujet, y compris des équations. Se concentre sur la façon dont l'inertie et la rigidité de couplage se combinent pour créer des instabilités dans le fonctionnement de l'axe d'asservissement - et comment ce problème peut être résolu.
• Bases du dimensionnement des servomoteurs :l'excellente série de modules d'apprentissage en ligne gratuits liés à la robotique de Yaskawa America comprend cette vidéo couvrant les principaux concepts de dimensionnement des moteurs tels que le couple de pointe, le couple RMS, le rapport d'inertie , et la vitesse.
• Vidéos sur l'inertie de la Robot Academy :la Robot Academy en ligne gratuite de l'Université de technologie du Queensland propose plusieurs vidéos explorant le sujet de l'inertie dans différents contextes de contrôle de mouvement et de robotique.
• Bases du dimensionnement du moteur :inertie de la charge :un guide concis sur le sujet de l'inertie du principal fabricant de moteurs Oriental Motor.
• Calculateur de rapport d'inertie en ligne :Destaco a fourni un outil en ligne utile conçu pour vous aider à calculer les rapports d'inertie.
• Comprendre le rapport d'inertie et son effet sur les performances de la machine :un excellent livre blanc de Mitsubishi Electric qui explique les principes fondamentaux du rapport d'inertie et les dangers de suivre des règles empiriques grossières lors du dimensionnement des moteurs.
• Solutions pour réduire la résonance du moteur pas à pas :saviez-vous qu'en ajustant le moteur et/ou en modifiant l'inertie de la charge, vous pouvez réduire la résonance du moteur pas à pas ? Découvrez-en plus dans cet article des archives A3.