一种大功率线性电机驱动的直行程智能电动执行装置的研究

发布时间：2020-08-28 10:26

　　 电动阀门是管道系统中非常重要的器件，其控制驱动部件是电动执行装置。电动执行装置性能的好坏，对电动阀门甚至整个管道系统的控制都具有十分重要的影响。 本文在充分了解了国内外电动执行装置现状和发展趋势的基础上，针对现有直行程电动执行装置存在的体积大、堵转时易烧毁电机、速度控制不方便等缺点，提出了一种以新型线性步进电机为驱动、以单片机为控制核心的电动执行装置设计方案。 基于上述方案，本文首先进行了执行装置系统的总体设计，并在此基础上对系统的各主要方面进行了详细设计。在执行机构方面，以小型化为指导思想设计出了一种大功率线性步进电机，该电机可以将转子的旋转运动在电机内部直接转换为丝杠的直线运动，并通过改变电机绕组使其适合低速运转，然后以该电机为驱动对执行机构进行设计，省去了传统结构中的旋转——直线转换机构及减速机构，另外，本文还对执行机构的防转装置、手动机构、限位机构等进行了详细设计，使整个执行机构结构非常紧凑，体积比传统执行机构减小了近1／3。在控制器方面，根据智能化电动执行装置的具体要求，本文对控制系统进行了软硬件设计，该系统采用主从式控制系统结构形式，上位机为人机交互界面，下位机为步进电机实时控制器，上下位机之间采用USB总线进行通讯。在上位机方面，以VC++为编程工具编写了上位机用户程序，用以实现阀门运行参数设置、数据传输以及阀门运行状态监控等功能；在下位机方面，以AT89C51为核心、以专用USB芯片为通讯芯片完成了控制器的硬件设计，并以单片机C语言为工具编写了下位机控制程序，它接受上位机的命令，直接对步进电机进行开环控制，可以实现阀门位置及速度的精确控制。 最后，本文介绍了原型系统在实验室及现场的调试情况，调试表明：系统运行情况良好，基本上达到了预期目标。该系统采用全数字化设计，结构紧凑、操作方便、控制精度高、可靠性好、速度调节灵活，可以很好地适应阀门的各种高端控制要求。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2004
【中图分类】：TH134
【部分图文】：

论文3执行3执行机构结构设计构一般采用同步或异步电机来驱动，存在速度控制、有运动冲击等诸多缺点。本文采用一种新型线性控制源，它具有结构紧凑、速度控制方便、工作稳能价格比高等优点。总体设计机构的设计是以自己所设计的线性步进电机为中心1所示。

防转装置

3限位开关安装限位开关采用霍尔传感器。限位开关负责全开和全关两个方向的限位，其安装如图3.8所示，其中磁钢固定在活动部件上，霍尔传感器检测头固定在支架上。

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 梁铨;智能电动执行机构的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年

2 侯铮;智能电动执行机构无刷直流电机控制系统研究与设计[D];中南大学;2010年

本文编号：2807461