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电动执行机构是一种把电能转换成机械能(直线运动或旋转运动)的机电一体化装置。其结合阀门本体可构成工业管道系统中的控制单元。现代电动执行机构不仅集成了先进的远程控制功能,而且集成高性能的电机变频调速装置,用以提供工业现场的高精度集中管网控制。高性能电机驱动装置在电动执行机构中的应用是电动执行机构解决其固有性能缺陷、扩大应用领域、增强自保护能力的最佳方案。变频式智能型电动执行机构必将成为执行机构的发展趋势。本文提出了一种变频式智能型的电动执行机构的具体实现方案,其扩展了电动执行机构的控制方式、增强了人机交流能力,并将基于矢量控制原理的变频控制器集成到电动执行机构中。 本文分析了电动执行机构发展现状及发展趋势,并对多种电机控制策略在电动执行机构中的应用进行了比较。在建立感应电机暂、稳态数学模型的基础上,深入分析了按转子磁场定向感应电动机矢量控制策略的基本原理,并对其性能进行了详细的仿真研究。 提出了变频式智能型电动执行机构的设计方案。根据执行机构特有的功能要求及运行特性,设计了基于矢量控制的电动执行机构控制方案,分别就控制单元和驱动单元进行方案设计,以实现大转矩启动和解决系统的动态响应问题。设计了以dsPIC30F4011为核心的双CPU全数字电动执行机构控制系统,完成了硬件电路设计与软件设计,实现了电机控制、上位机通讯和完善的保护功能,有效提高了电动执行机构的控制性能。最后对样机进行实验测试,得出了系统各环节的运行特性和相关实验数据。 仿真及实验结果满足设计要求,基于矢量控制策略的变频式智能型电动执行机构动态性能良好、稳定可靠。