执行器

概念定义

执行器（Actuator）又称促动器、致动器、操动件、执行机构、驱动器或驱动件，是把输入能源转换为机械动能，并驱使物体完成预定动作的装置。它位于自动控制系统的执行端，负责接收控制器发出的控制信号，把控制指令转化为实际运动或对被控介质的调节。

执行器与传感器承担不同功能：传感器用于取得系统或环境信息，执行器则对控制结果作出动作响应。在采用区域化电子架构的系统中，一个区域控制器可就近连接所在区域内的传感器和执行器，使信息采集、控制信号与动作执行在相应区域内形成联系。

执行器工作的基本过程包括接收控制信号、取得所需能源、完成能量转换并输出机械动作。控制器根据控制目标向执行器发送信号，执行器利用电能、液压能或压缩空气等能源产生运动，进而推动相连部件或改变被控介质。自动控制系统可通过这一过程，把被控变量维持在要求的数值或一定范围内。

执行器输出的是可用于驱动物体的机械动作。动作对象可以是机械部件，也可以是用于调节介质的控制阀。其具体能源形式和结构取决于系统采用的驱动方式及所需动作。

在过程控制领域，执行器通常由执行机构与控制阀配合组成。执行机构接收控制信号并产生驱动力，控制阀据此改变被控介质的大小。按能源形式，执行器主要分为电动执行器、液压执行器和气动执行器；按尺度则可分为普通执行器、微执行器和纳米执行器。

气动执行器以压缩空气为能源，具有结构简单、动作可靠和平稳、输出推力较大、维修方便以及适用于防火防爆环境等特点。电动、液压和气动形式均以能量转换和动作输出为核心，但采用的能源形式不同。

执行器广泛用于自动控制、工业生产、机器人及汽车电子系统。在化工、造纸和炼油等生产过程中，气动执行器可与相关仪表和控制装置配套，用于驱动控制阀并调节介质。

在机器人系统中，执行器承担类似关节与肌肉的作用，直接产生机器人的动作。可穿戴外骨骼机器人可把执行器设置在穿戴者腿部，并结合对肌肉运动的识别与分析提供辅助。汽车电子架构中的执行器则与传感器及控制器连接，接收控制指令后驱动对应部件，是车辆控制动作落实到机械端的关键装置。