電動執(zhí)行器的組織結(jié)構(gòu)及原理

電動執(zhí)行器一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機、執(zhí)行機構(gòu)等組成，控制系統(tǒng)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(zhí)行器控制系統(tǒng)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(fā)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(shù)字信號處理器，兼顧數(shù)據(jù)處理和實時控制而且易于開發(fā)。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(shè)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(zhuǎn)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(zhí)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(fù)雜控制算法，實現(xiàn)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(tài)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(xiàn)人機交互界面的設(shè)計以及同其他系統(tǒng)之間的信息交互。總體來說，基于TMS320F2812的電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)不僅具有傳統(tǒng)控制器的優(yōu)勢，而且具備很好的集成性、可擴展性、二次開發(fā)性，提高了控制系統(tǒng)的可靠性、處理速度以及通用性。 電動執(zhí)行器通過十字滑塊聯(lián)軸節(jié)，電機與滾珠絲杠實現(xiàn)連接；滾珠絲杠和滑移平臺通過螺母連接。電機輸出轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動滾珠絲扛轉(zhuǎn)動，需要克服回轉(zhuǎn)體阻尼力和轉(zhuǎn)動慣量等的作用。編碼器主要負(fù)責(zé)采集電機轉(zhuǎn)角信號，以便于實現(xiàn)閉環(huán)控制，不過應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)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(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。滑移平臺用于固定工作負(fù)載。通過電動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理圖可知：電動執(zhí)行器的運行情況取決于電機特性及其控制系統(tǒng)，在一定程度上電機可以看做電動執(zhí)行器的核心部件。在電動執(zhí)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(zhí)行器具有成本低廉、控制簡單等特點，所以其應(yīng)用較廣。