電動(dòng)執(zhí)行器的速度、位置控制框圖

電動(dòng)執(zhí)行器的速度、位置控制框圖如圖所示。速度調(diào)節(jié)基于PI控制實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)從上位機(jī)獲取閥門(mén)速度設(shè)定值；經(jīng)渦輪蝸桿減速處理后作為步進(jìn)電機(jī)速度給定值。如上所述，通過(guò)傳感器輸出的電機(jī)位置信號(hào)可以計(jì)算出電機(jī)實(shí)際速度；實(shí)際速度和給定速度值的差值作為PI控制器的輸入。而PI控制器輸出作為相電流控制的參考值。相電流采樣值和參考值的差值作為電流PID控制器輸入，其輸出直接控制PWM信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

電動(dòng)執(zhí)行器速度PI控制框控制系統(tǒng)

電動(dòng)執(zhí)行器速度PI控制框

控制系統(tǒng)檢測(cè)到的電流信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路處理后可變?yōu)?～3.3V的電壓信號(hào)，然后傳送*TMS320F2812的A/D端口。由于電流信號(hào)大小與閥門(mén)位置成線(xiàn)性關(guān)系，所以根據(jù)A/D所采集電壓值可以得到閥門(mén)位置設(shè)定值R（k）。同時(shí)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)上裝配的光電編碼器以及TMS320F2812的正交脈沖編碼（QEP）電路，可以檢測(cè)、計(jì)算出閥門(mén)實(shí)際位置c（k）。將實(shí)際值和設(shè)定值之間的差值e（k）作為閥門(mén)位置PID控制器的輸入，其輸出u（k）控制電機(jī)開(kāi)向運(yùn)動(dòng)、關(guān)向運(yùn)動(dòng)、停止等，以保證閥門(mén)地運(yùn)動(dòng)到用戶(hù)的位置。

無(wú)論是速度PID控制還是位置PID控制，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)、停止或者設(shè)定值大幅變化時(shí)，系統(tǒng)輸出會(huì)存在很大的偏差。此種情況下，如果簡(jiǎn)單采用常規(guī)PID控制算法勢(shì)必造成積分積累，將導(dǎo)致比較大的系統(tǒng)超調(diào)，甚*引起系統(tǒng)振蕩。

電動(dòng)執(zhí)行器的缺點(diǎn)主要有：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，更容易發(fā)生故障，且由于它的復(fù)雜性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的技術(shù)要求就相對(duì)要高一些；電機(jī)運(yùn)行要產(chǎn)生熱，如果調(diào)節(jié)太頻繁，容易造成電機(jī)過(guò)熱，產(chǎn)生熱保護(hù)，同時(shí)也會(huì)加大對(duì)減速齒輪的磨損；另外就是運(yùn)行較慢，從調(diào)節(jié)器輸出一個(gè)信號(hào)，到調(diào)節(jié)閥響應(yīng)而運(yùn)動(dòng)到那個(gè)相應(yīng)的位置，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，這是它不如氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的地方。