《检测与控制技术》课件第9章.ppt

9.4液压执行器液压执行器可以输出较大的推力。液压执行器由控制元件和执行元件组成。在液压执行器中，输入量是控制装置的位移，而输出量是执行元件的位移。其结构如图9-9所示。图9-9液压执行器的结构液压缸中活塞的巨大推力是通过液压电磁阀来控制的，而液压电磁阀是由其内部的螺线管通入电流控制的。图中螺线管是执行器，当给绕在铁心上的线圈通以电流后，能产生电磁力，这个力用来变换或切断电磁阀本身的油路。在A、B两个螺线管断电状态下，从液压泵来的油不能流入活塞两腔，所以活塞停止不动，称此状态为该电磁阀的中间位置。螺线管A或B接通时，可从两个方向变换油路。图9-9中，螺线管A一经接通，液压泵的油就从电磁阀的管口P进入口A，再流到动力作动筒的管口X，于是活塞被很大的力推出，这时油便从管口Y流入电磁阀的管口B，再流入T，最后返回油箱。反之，螺线管B接通，液压泵的油从电磁阀的管口P进入口B，再流入动力作动筒的管口Y并拉回活塞，这时油便从动力作动筒的口X流到电磁阀的口A，再从口T返回油箱。因此，用计算机按一定的顺序控制螺线管A和螺线管B的接通和断开，便能够自由推动大型机械。电磁阀中的螺线管所用电源大多是交流220V或380V，但也有用其他电源电压的电磁阀。思考题与习题1.三类执行器各有什么优缺点？2.执行器分执行机构和调节机构两部分，它们各起什么作用？3.电磁阀和调节阀有什么不同？4.伺服电动机与作为动力使用的普通电动机有哪些主要区别？5.直流伺服电动机的控制方式有哪两种，哪一种使用更普遍？6.交流伺服电动机可用哪几种方式进行控制？7.步进电机有哪几种类型的步距角，你认为应该根据什么原则选择步距角？9第9章微机测控系统的手脚——执行器第9章微机测控系统的手脚—执行器9.1概述9.2气动执行器9.3电动执行器9.4液压执行器思考题与习题9.1执行器概述9.1.1执行器的分类及特点执行器有各种各样的形式，按所需能量的形式可分为气动执行器、电动执行器和液压执行器三类。气动执行器的特点是结构简单、价格低、防火、防爆；电动执行器的特点是体积小、种类多、使用方便；液压执行器的特点是推力大、精度高。执行器由执行机构和调节机构组成。执行机构是指产生推力或位移的装置，调节机构是指直接改变能量或物料输送量的装置，通常指调节阀。在电动执行器中执行机构和调节机构基本是可分的两个部件，在气动执行器中两者是不可分的，是统一的整体。9.1.2执行器的主要技术特征执行器除了必须具备一般自动控制元件的性能外，还有以下几个明显的技术特征。（1）输入、输出之间呈线性关系。执行器的输出和输入之间应具有较理想的线性关系，或者在某一范围内能进行线性化处理。（2）时间常数小。执行器作为一个单独的控制环节来说，时间常数要小，响应要迅速、准确，尽量避免超前和滞后现象。（3）抗干扰能力强。性能优良的执行器在工作过程中不能出现误动作，一般的电磁干扰不影响其工作性能。9.2气动执行器9.2.1气动执行器的基本结构和工作原理1.气动薄膜执行器气动薄膜执行器分有弹簧和无弹簧两种。图9－1所示的是有弹簧正作用式气动薄膜执行器的结构示意图，它由上盖膜、膜片、平衡弹簧、推杆、阀体、阀座和阀心等部分组成，其中膜片、推杆和平衡弹簧组成执行器的推动装置。当信号压力通过上膜盖和波纹膜片组成的气室时，在膜片上产生一个推力，使推杆下移并压缩平衡弹簧，当平衡弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡时，推杆稳定在一个对应的位置上，推杆的位移改变了阀门阀心的开度，即执行器的输出。图9-1有弹簧正作用式气动薄膜执行器的结构示意图气动薄膜执行器有正作用和反作用两种形式。当输入气压信号增加时，推杠向下移动的称正作用；反之，当输入气压信号增加时，推杠向上移动的称反作用。在工业生产中，口径较大的调节阀通常采用正作用方式。气动薄膜执行器的静态特性表示平衡状态时信号压力与推杆位移的关系，即PA=KL（9-1)式中:P为调节器的输入压力信号；A为薄膜的有效面积；K为弹簧的弹性系数；L为执行机构推杆的位移。可见，执行器推杆位移L和输入气压信号成正比。2.气动活塞式执行器气动活塞式执行器也分有弹簧和无弹簧两种。图9-2是无弹簧气动活塞式执行器的结构示意图。图9-2无弹簧气动活塞式执行器的结构示意图3.电信号气动长行程执行器电信号气动长行程执行器是一种电-气复合式执行器，它可以将来自计算机的模拟输出信号转换为相对应的位移（角位移或直线位移）