機(jī)電控制系統(tǒng)中執(zhí)行和驅(qū)動(dòng)元件的類(lèi)型和特點(diǎn)

西棠

執(zhí)行元件是位于功率轉(zhuǎn)換及放大元件和被控制對(duì)象節(jié)點(diǎn)之間的一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它能在控制裝置的控制下，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

機(jī)電控制系統(tǒng)所用到的執(zhí)行元件主要由以下幾類(lèi)：

1、電氣式

電氣式主要有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)、交流永磁同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和各種電氣－機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置等。其優(yōu)點(diǎn)是控制調(diào)節(jié)方便，在地面固定設(shè)備使用時(shí)能源獲取方便等；缺點(diǎn)是定位剛度和力矩/慣量比不上液壓式執(zhí)行元件，另外實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)不如液壓式執(zhí)行元件方便。電氣式執(zhí)行元件是機(jī)電一體化系統(tǒng)最常用的執(zhí)行元件。功率分析儀關(guān)于這方面的內(nèi)容前面已經(jīng)介紹，這里不再贅述。

2、液壓式

液壓式主要有液壓缸、擺動(dòng)液壓缸、液壓馬達(dá)等。其優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大，動(dòng)作平穩(wěn)，快速性好和便于實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)等；缺點(diǎn)是需要相應(yīng)的液壓源，容易漏油，維護(hù)困難，控制和教正不如電氣執(zhí)行元件方便等。

這里簡(jiǎn)單介紹一下液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)：它是指采用壓力油作為傳動(dòng)介質(zhì)，油液壓放大元件和液壓執(zhí)行元件所組成的通過(guò)調(diào)節(jié)液壓功率驅(qū)動(dòng)和控制負(fù)載運(yùn)動(dòng)的裝置。液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)世液壓控制系統(tǒng)中必不可少的組成部分，由于它位于系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換、放大與驅(qū)動(dòng)部位，一般是系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性最慢的部分，所以它的動(dòng)態(tài)特性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性有著決定性的影響。

液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)有閥控和排量控制兩種控制方式。

閥控又稱(chēng)節(jié)流控制。用控制閥來(lái)控制從油源流入執(zhí)行元件的液壓油的流量，油源通常為恒壓油源（可以采用定量泵加溢流閥或恒壓變量泵加安全閥構(gòu)成）。屬于此種控制方式的液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)油閥控液壓缸和閥控液壓馬達(dá)。

排量控制，又稱(chēng)流量控制。用電控變排量泵（電液比例變排量泵或電液伺服變排量泵）給執(zhí)行元件供油或恒壓網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)電控變排量馬達(dá)（電液比例變排量馬達(dá)、電液伺服變排量馬達(dá)），通過(guò)改變泵或馬達(dá)的排量來(lái)控制流入執(zhí)行元件的流量或執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩從而使執(zhí)行元件的速度收到控制。對(duì)于泵控方式，系統(tǒng)的壓力取決于負(fù)載；對(duì)于馬達(dá)控制方式，恒壓網(wǎng)絡(luò)的輸出流量取決于負(fù)載的實(shí)際需要。 　　容積控制型液壓控制系統(tǒng)實(shí)際上是由閥來(lái)控制變量機(jī)構(gòu)，再由變量機(jī)構(gòu)控制泵或馬達(dá)的排量，而閥控變量機(jī)構(gòu)就是閥控系統(tǒng)。所以在分析動(dòng)態(tài)性能時(shí)應(yīng)著重分析閥控系統(tǒng)。

閥控系統(tǒng)可分為三通閥控差動(dòng)液壓缸、四通閥控制單出桿液壓缸、四通閥控制雙出桿液壓缸和四通閥控制液壓馬達(dá)等四種情況。后兩種情況尤其是四通閥控制雙出桿缸的應(yīng)用最多，因此本節(jié)重點(diǎn)分析這種動(dòng)力機(jī)構(gòu)的特性，對(duì)其它各種動(dòng)力機(jī)構(gòu)只作簡(jiǎn)略的介紹，讀者可以采取類(lèi)似的方法分析和了解它們的特性。

3、氣壓式

氣壓式主要有氣缸、氣馬達(dá)等。其優(yōu)點(diǎn)是氣源獲取方便，成本低，動(dòng)作塊；但輸出功率小，體積大，工作噪聲大，且難于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制。

電氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)是一種由功率放大與驅(qū)動(dòng)元件（通常也稱(chēng)驅(qū)動(dòng)電路）和執(zhí)行電機(jī)所組成的，采用電流作為傳動(dòng)介質(zhì)，控制負(fù)載運(yùn)動(dòng)的機(jī)電裝置。

按傳輸功率電流性質(zhì)和執(zhí)行電機(jī)的不同，電氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)分為直流電氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)和交流電氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)；按功率放大與驅(qū)動(dòng)元件的不同分為直流線性伺服放大器型動(dòng)力機(jī)構(gòu)、晶閘管功率放大型電氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)、直流PWM型電氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)、交流變頻變壓（VVVE）型電氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)、交流矢量控制型電氣動(dòng)力機(jī)構(gòu)、交流永磁同步控制型動(dòng)力機(jī)構(gòu)（此時(shí)執(zhí)行電機(jī)必須為交流永磁同步電機(jī)）等。