伺服电机抖动：不容忽视的设备 “小情绪”

在现代工业自动化领域，伺服电机可谓是 “幕后功臣”，发挥着不可或缺的关键作用 。无论是精密机床的精准切削，还是工业机器人的灵活操作，又或是自动化生产线的高效运转，都离不开伺服电机的稳定驱动。它凭借着高精度、高响应速度和强劲的控制能力，为各种机械设备赋予了精准运动的 “灵魂”，堪称现代机械设备的 “动力心脏”。

不过，就像人会有情绪波动一样，伺服电机在运行过程中也可能会出现一些 “小情绪”，其中抖动问题便是较为常见的一种。别小看这看似不起眼的抖动，它就如同设备运行中的一颗 “定时炸弹”，可能会引发一系列严重的后果。一旦伺服电机出现抖动，设备的定位精度会大打折扣，原本能够加工出高精度零部件的机床，可能会由于电机抖动而导致产品尺寸偏差，成为残次品；运动的平稳性也会遭到破坏，使得自动化生产线的运行变得磕磕绊绊，严重影响生产效率。而且，持续的抖动还会对机械结构造成额外的应力冲击，加速机械部件的磨损，缩短设备的使用寿命，增加维修成本。所以，当伺服电机出现抖动时，我们绝不能掉以轻心，必须及时找出缘由并加以解决 。接下来，就让我们一起深入探究伺服电机抖动的缘由及调整方法。

一查缘由：多维度剖析抖动根源

想要有效解决伺服电机抖动问题，精准找出抖动的根源是关键。一般来说，伺服电机抖动的缘由主要聚焦在电气、负载和机械结构这三个方面，下面我们就来详细分析一下。

（一）电气因素

在电气方面，多个因素都可能引发伺服电机抖动。第一是增益设置过高，这会使电机对输入信号的响应过于敏感，导致系统不稳定，从而产生抖动。当电机在运行过程中接收到一个微小的指令变化时，过高的增益会将这个变化放大许多倍，使电机的输出产生较大波动，进而引发抖动 。电机相序接错也是常见问题，这会改变电机内部的磁场分布，导致电机的旋转方向和力矩输出异常，引发抖动。

PID（比例 – 积分 – 微分）增益调节不当同样会引发抖动。比例增益（P）主要影响系统的响应速度和稳态误差，如果 P 值过大，系统对误差的响应会过于强烈，容易产生超调，导致电机抖动；积分增益（I）用于消除稳态误差，若 I 值过大，会使系统对误差的积累过于敏感，同样容易引发抖动；微分增益（D）则对系统的变化率敏感，D 值过大时，电机对速度变化的响应会过于剧烈，也会导致抖动，特别是在加上 D 后，抖动可能会更加严重，所以在调节 PID 参数时，尽量加大 P，减少 I，最好不要加 D 。

编码器接线错误会导致电机的位置反馈信号不准确，驱动器无法根据正确的反馈来控制电机，进而引起抖动。模拟量输入口干扰也是不容忽视的问题，当模拟量输入信号受到外界电磁干扰时，其输入值会产生波动，驱动器根据波动的输入信号控制电机，就会使电机出现抖动。接地不良会导致电气系统中的电位不稳定，产生漏电和电磁干扰，影响电机的正常运行，引发抖动。

（二）负载因素

负载惯量过大是导致伺服电机抖动的一个重大负载因素。惯量是物体保持原有运动状态的特性，负载惯量过大，意味着电机需要克服更大的惯性来启动、停止和改变运动状态。这会使电机的响应速度变慢，难以准确跟踪控制指令，从而产生抖动。当电机驱动一个大型机械臂时，如果机械臂的质量较大，惯量超出了电机的承载能力，电机在启动和停止机械臂的过程中就会由于无法迅速克服惯性而出现抖动 。

负载惯量与电机和驱动器容量的匹配超级重大。如果负载惯量远远大于电机和驱动器的额定惯量，电机就会在运行过程中承受过大的负荷，不仅容易引发抖动，还可能导致电机过热、损坏，甚至使驱动器过载保护动作，影响设备的正常运行。因此，在选择电机和驱动器时，必须充分思考负载惯量的大小，确保其与电机和驱动器的容量相匹配。

（三）机械结构因素

机械结构方面的问题同样会导致伺服电机抖动。联轴器偏移是常见的问题之一，联轴器用于连接电机轴和负载轴，如果联轴器安装不当或在使用过程中发生偏移，会使电机轴和负载轴的中心线不一致，导致电机在运转时产生额外的径向力和轴向力，从而引发抖动 。滑轮或齿轮咬合不良会导致负载转矩不均匀，电机在运转过程中需要不断调整输出转矩来维持运转，这就容易引起电机抖动。当滑轮或齿轮的齿形磨损、啮合间隙过大或过小，都会影响转矩的传递，导致电机抖动。

机械系统刚度不足也是引发抖动的缘由之一。如果机械系统的结构设计不合理、材料强度不够或者连接部件松动，在电机运转时，机械系统就会由于无法承受电机产生的力而发生变形和振动，进而传递到电机上，引起电机抖动。电机基础不牢，如电机安装底座的刚度不够、固定螺栓松动等，会使电机在运转时产生晃动，破坏电机的平稳运行，引发抖动 。

二找方法：针对性制定调整策略

找到了伺服电机抖动的根源，接下来就可以 “对症下药”，制定针对性的调整策略了。下面，我们将针对不同的抖动缘由，给出详细的解决方法。

（一）电气问题解决之道

对于增益设置过高导致的抖动，我们可以通过减小增益值来解决。在伺服驱动器的参数设置中，找到与增益相关的参数，如速度环增益、位置环增益等，逐步减小这些参数的值，同时观察电机的运行状态，直到抖动消失。在减小增益值时，要注意不能过小，否则会导致电机的响应速度变慢，影响设备的正常运行。

如果怀疑电机相序接错，第一要查阅电机的数据手册，根据手册提供的信息确定正确的相序连接方式。也可以使用示波器测量电机的相序，将示波器连接到电机的相线上，观察波形图的变化，通过比较波形的相位差来确定相序是否正确。如果相序错误，交换两个相线的连接位置即可纠正 。

PID 参数调节不当引发的抖动，需要根据具体情况对 PID 参数进行调整。一般来说，先加大比例增益（P），观察电机的响应，若出现超调，则适当减小 P 值；然后减小积分增益（I），减少系统对误差的积累，若抖动加剧，则适当增大 I 值；尽量不要加微分增益（D），若加上 D 后抖动更严重，应立即将 D 值调回零。在调整 PID 参数时，要遵循 “先比例，后积分，再微分” 的原则，逐步调整，每次调整后都要观察电机的运行状态，直到找到最佳的参数组合 。

编码器接线错误时，要仔细检查编码器的接线，确保接线牢固、正确，没有短路、断路等问题。如果接线正确但仍有抖动，可能是编码器损坏，需要更换编码器 。模拟量输入口干扰问题，可以通过在模拟量输入线上添加滤波器来解决，滤波器可以有效滤除外界的电磁干扰，保证模拟量输入信号的稳定。接地不良时，要确保电气系统的接地可靠，检查接地线路是否有松动、腐蚀等问题，必要时重新接地，以消除接地不良带来的干扰 。

（二）负载问题应对之策

判断负载惯量是否过大，可以通过计算负载惯量与电机转子惯量的比值来确定。一般来说，如果负载惯量超过电机转子惯量的 10 倍，可以认为惯量较大。当发现负载惯量过大时，更换更大容量的电机和驱动器是一种有效的解决方法。在选择新的电机和驱动器时，要确保其额定惯量能够满足负载的需求，同时要思考电机的功率、转速、转矩等参数与设备的匹配性 。

除了更换电机和驱动器，还可以通过优化负载惯量来解决抖动问题。可以在负载和电机之间添加减速机，通过减速机的减速比来降低负载的转速，从而减小负载惯量对电机的影响；也可以对负载进行轻量化设计，减少负载的质量，降低负载惯量。

（三）机械结构问题处理方案

对于联轴器偏移导致的抖动，需要检查联轴器的安装情况，确保联轴器的两端与电机轴和负载轴紧密连接，没有松动、偏移等问题。如果发现联轴器偏移，可以使用百分表等工具对联轴器进行找正，调整联轴器的位置，使电机轴和负载轴的中心线一致。在调整过程中，要注意紧固联轴器的螺栓，防止再次发生偏移 。

滑轮或齿轮咬合不良时，要检查滑轮或齿轮的齿形是否磨损、啮合间隙是否合适。如果齿形磨损严重，需要更换滑轮或齿轮；如果啮合间隙过大或过小，可以通过调整滑轮或齿轮的位置来调整间隙，确保它们正常咬合，转矩传递均匀 。

增强机械系统刚度可以有效解决因刚度不足引发的抖动。可以检查机械系统的结构设计是否合理，是否存在薄弱环节，如果有，可以对结构进行优化，增加支撑、加强筋等，提高机械系统的整体刚度。同时，要确保连接部件的紧固，检查螺栓、螺母等是否松动，及时进行紧固 。电机基础不牢时，要加固电机的安装底座，增加底座的刚度，确保电机安装牢固。可以在底座下面添加减震垫，减少电机运行时产生的振动传递到基础上，保证电机的平稳运行 。

三做预防：日常维护保电机稳定

解决伺服电机抖动问题固然重大，但预防胜于治疗，做好日常维护工作，能够有效降低伺服电机抖动的发生概率，确保设备的稳定运行 。下面，我们就来介绍一些预防伺服电机抖动的日常维护方法。

（一）定期检查

定期检查是预防伺服电机抖动的重大措施。每月至少进行一次全面检查，包括电机外观、电缆连接、散热烈况等。仔细查看电机表面是否有破损、变形等异常情况，确保电机外壳完好无损。检查电缆是否有破损、老化现象，如有应及时更换，同时要确保电缆连接牢固，避免松动导致信号传输故障。查看电机的散热风扇是否正常运转，散热片是否有积尘，如有积尘应及时清理，保证电机散热良好 。

还需检查机械连接部位，如联轴器、滑轮、齿轮等，确保它们的连接牢固，没有松动、偏移等问题。使用工具对联轴器进行找正，检查滑轮和齿轮的咬合情况，确保它们正常工作。关注编码器的工作状态，检查编码器的接线是否正确，有无松动，编码器的安装是否牢固，避免因编码器故障导致电机抖动 。

（二）参数优化

根据设备的运行情况和实际需求，定期对伺服电机的参数进行优化，也是超级重大的。随着设备的使用和运行环境的变化，伺服电机的参数可能会出现漂移或不匹配的情况，定期优化参数可以使电机始终保持在最佳运行状态。例如，当设备的负载发生变化时，需要相应地调整电机的转矩限制和加速度参数，以确保电机能够正常驱动负载，避免因过载或运动不稳定而引发抖动 。

定期检查和调整电机的 PID 控制器的增益参数，也能提高电机的动态性能和抗干扰能力。通过实际测试和观察电机的运行状态，逐步调整 PID 参数，找到最适合设备运行的参数组合 。

（三）环境维护

保持设备运行环境的清洁、干燥，避免电磁干扰等，对伺服电机的稳定运行至关重大。伺服电机应工作在干燥、通风、无尘的环境中，避免在高温、高湿度、腐蚀性气体等恶劣环境下运行。如果环境中灰尘较多，应定期清理电机周围的灰尘，防止灰尘进入电机内部，影响电机的散热和性能。在潮湿的环境中，要采取防潮措施，如使用干燥剂、增加通风设备等，避免电机受潮导致电气故障 。

要注意避免伺服电机受到电磁干扰。将电机的电缆与其他强电电缆分开铺设，避免它们相互平行或相隔太近，减少电磁干扰的影响。为电机和驱动器提供良好的接地，消除接地不良带来的干扰。在有强电磁干扰源的环境中，可以使用屏蔽电缆和滤波器等设备，增强电机的抗干扰能力 。

写在最后：轻松驯服 “抖动机”

伺服电机抖动问题看似棘手，但只要我们掌握了正确的排查方法和调整技巧，就能将其轻松化解。在实际操作中，当遇到伺服电机抖动时，不要慌张，按照文章中介绍的方法，从电气、负载和机械结构三个方面逐一排查，找出问题的根源，然后采取针对性的措施进行调整 。

日常维护工作也不可忽视，定期检查、参数优化和环境维护能够有效预防伺服电机抖动的发生，延长电机的使用寿命，确保设备的稳定运行。希望本文介绍的内容能够对大家解决伺服电机抖动问题有所协助，让你的伺服电机始终保持最佳运行状态，为工业自动化生产提供可靠的动力支持 。如果你在实际操作中还有其他问题或经验，欢迎在评论区留言分享，我们一起共同探讨，共同进步！