電動執行器的組織結構及原理

電動執行器一般由控制系統、驅動電機、執行機構等組成，控制系統作為核心部分，其性能將直接決定閥門的位置控制精度。電動執行器控制系統多基于PLC或單片機搭建，控制效果比較理想，但是PLC在可擴展性、二次開發等方面存在短板且成本較高；單片機運算處理能力有限。DSP即數字信號處理器，兼顧數據處理和實時控制而且易于開發。以32位定點DSP芯片TMS320F2812為例，其專門針對電機控制和運動控制而設計。硬件配置上，TMS320F2812具有豐富的通用輸入輸出接口、16通道12位A/D轉換器、兩個事件管理器以及大容量的片上存儲器，能夠較好地滿足電動執行器的控制需求；運算速度上，TMS320F2812可以達到150MIPS，可以實時地處理復雜控制算法，實現高精度控制，保證電機的位置控制精度以及速度控制的動態特性；通信方面，TMS320F2812芯片支持多種通信機制，如UART串口通信、CAN總線通信、SPI總線通信等，能夠很方便地實現人機交互界面的設計以及同其他系統之間的信息交互。總體來說，基于TMS320F2812的電動執行器控制系統不僅具有傳統控制器的優勢，而且具備很好的集成性、可擴展性、二次開發性，提高了控制系統的可靠性、處理速度以及通用性。 電動執行器通過十字滑塊聯軸節，電機與滾珠絲杠實現連接；滾珠絲杠和滑移平臺通過螺母連接。電機輸出轉矩以驅動滾珠絲扛轉動，需要克服回轉體阻尼力和轉動慣量等的作用。編碼器主要負責采集電機轉角信號，以便于實現閉環控制，不過應根據實際應用需求和條件決定是否安裝編碼器或其他傳感器，如霍爾傳感器。滾珠絲杠可將電機輸出的旋轉運動轉化為直線運動。滑移平臺用于固定工作負載。通過電動執行器的結構原理圖可知：電動執行器的運行情況取決于電機特性及其控制系統，在一定程度上電機可以看做電動執行器的核心部件。在電動執行器中普遍使用的電機主要有3種，即步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機等。其中步進電機電動執行器具有成本低廉、控制簡單等特點，所以其應用較廣。