高精度電動執(zhí)行機構的設計研究.pdf

1、電動執(zhí)行機構是工業(yè)自動化過程控制中重要的執(zhí)行單元，主要應用于工業(yè)中流體的流量控制。隨著過程工業(yè)對產品質量要求的提高，對執(zhí)行機構的執(zhí)行精度要求也越來越高，市場需求量也越來越大。為了滿足工業(yè)生產的需要，同時也為了打破國外在這方面的壟斷地位，研制擁有自主知識產權的高精度電動執(zhí)行機構勢在必行。為了加快響應速度、提高控制精度，本文通過研究電動執(zhí)行機構動態(tài)特性及控制策略，設計一種高精度電動執(zhí)行機構。通過對電動執(zhí)行機構進行數學建模分析，并利用MATL

2、AB進行仿真，來對所建數學模型進行動態(tài)特性和控制性能分析研究，最后對所建數學模型進行驗證并對電動執(zhí)行機構進行調試。本文的主要工作如下:
　　(1)高精度電動執(zhí)行機構的設計及主要零部件的選型。通過學習國外和國內電動執(zhí)行機構產品，在其基礎上根據電動執(zhí)行機構工作原理設計一種電動執(zhí)行機構。根據具體工況要求，對執(zhí)行電機等主要儀器部件進行選型及驅動系統(tǒng)設計。該電動執(zhí)行機構設計有手動機構，能夠在電源故障時進行手動調節(jié)。此外該執(zhí)行機構還設計有角行

3、程限位開關以及故障報警等安全保護機構，以確保生產安全穩(wěn)定的運行。
　　(2)高精度電動執(zhí)行機構控制器的設計。根據高精度電動執(zhí)行機構的功能要求，以單片機為核心對控制器進行設計，功能包括液晶顯示、數據采集、危險報警等?？刂破鞣譃橛布O計和軟件編程。硬件設計包括對控制器各部分電路圖的設計，這些電路圖均在AltiumDesigner軟件中完成繪制，軟件部分實現(xiàn)是指對主程序及子程序的編程。
　　(3)高精度電動執(zhí)行機構數學模型的建立和

4、性能分析。根據電動執(zhí)行機構的工作原理，建立電動執(zhí)行機構的動態(tài)數學模型，包括電機模型、傳動機構模型，通過分析各個模型的關系，推導出系統(tǒng)的傳遞函數。利用MATLAB仿真繪制Bode圖來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　(4)電動執(zhí)行機構機械間隙誤差補償的研究。針對機械間隙誤差產生的原因，設計了一種反向機械間隙軟件補償算法。機械間隙軟件補償的實現(xiàn)，提高了電動執(zhí)行機構的執(zhí)行精度。
　　(5)高精度電動執(zhí)行機構的調試。通過選擇調試所需要的設備，