执行器是自动控制系统的执行环节，它接受来自调节器的控制信号，通过其本身开度的变化，从而达到调节流量的目的。
执行器由执行机构和调节机构（阀体部分）两个部分构成，前者根据输入控制信号的大小，产生相应的输出力F(或输出力矩M)和位移(直线位移l或角位移θ)，推动调节机构动作；后者的阀芯在执行机构的作用下产生一定位移，直接调节从阀芯、阀座之间流过的控制变量的流量。执行器还可以配备一定的辅助装置，常用的辅助装置有阀门定位器和手操机构，阀门定位器利用负反馈原理改善执行器的性能；手操机构用于人工直接操作执行器。
工业生产中多数使用气动调节阀和电动调节阀。前者由气动执行机构和调节机构构成，接受的是20～100kPa的控制信号；后者由电动执行机构和调节机构构成，接受的是4～20 mADC或0～10mADC的控制信号。
1. 执行机构
执行机构有正作用和反作用两种作用方式：输入信号增加，执行机构推杆向下运动，称为正作用；输入信号增加，执行机构推杆向上运动，称为反作用。
（1） 气动执行机构
气动执行机构有薄膜式、活塞式和长行程式三种类型。
薄膜式执行机构是最常用的一种执行机构，其静态特性为
式中 P1――薄膜气室内的压力，在平衡状态时，P1等于调节器来的信号压力P0；
――膜片的有效面积；
l――压缩弹簧的位移，即执行机构推杆位移；
Cs――压缩弹簧的刚度。
动态特性为
式中 R――从调节器到执行机构间导管的气阻；
C――薄膜气室及引压导管的气容；
T――时间常数，T=RC；
K――气动执行机构的放大系数，K=。
（2） 电动执行机构
电动执行机构主要分为两大类：直行程与角行程式，分别用于和直行程式或角行程式的调节机构配套使用。
电动执机构的静态特性为一比例特性：
式中 l、θ――电动执行机构的输出位移，l为直行程输出位移、θ为角行程输出位移；
――执行机构的输入信号；
――位置发送器的位置反馈系数。
电动执机构的动态特性为积分特性。
（3） 智能执行机构
智能式电动执行机构由伺服放大器、伺服电机、位置发送器和减速器四部分组成。其中，伺服放大器中采用了微处理器系统，所有控制功能均可通过编程实现，而且还具有数字通讯接口，从而具有HART协议或现场总线通信功能，成为现场总线控制系统中的一个节点。有的伺服放大器中还采用了变频技术，可以更有效地控制伺服电机的动作。减速器采用新颖的传动结构，运行平稳，传动效率高，无爬行、摩擦小。位置发送器采用了新技术和新方法，有的采用霍尔效应传感器，直接感应阀杆的纵向或旋转动作，实现了非接触式定位检测；有的采用特殊的电位器，电位器中装有球轴承和特种导电塑料材质做成的电阻薄片；有的采用磁阻效应的非接触式旋转角度传感器。
智能式电动执行机构通常都有液晶显示器和手动操作按钮，用于显示执行机构的各种状态信息和输入组态数据以及手动操作。
2．调节机构
（1） 调节机构的结构和特点
调节机构主要由阀体、阀杆或转轴、阀芯或阀板和阀座等部件组成，常用调节机构的结构如图5-1所示。
（2） 调节机构的工作原理
调节机构是一个局部阻力可以变化的节流元件，流量方程式为
式中――调节阀流量系数
，A为调节阀接管流通截面积（cm2），
为调节阀的阻力系数；
――调节阀前后压差（100kPa）；
――流体的密度（g/cm3）。
（3） 调节阀的流量系数
流量系数是反映调节阀的口径大小的一个重要参数。
为了便于调节阀口径的选用，必须对流量系数给出一个统一的条件，并将在这一条件下的流量系数以
表示，即将流量系数
定义为：在调节阀前后压差为100kPa，流体密度为1g/cm3 （即5～40℃的水）的条件下，调节阀全开时，每小时通过阀门的流体量（m3）。调节阀产品样本中给出的流量系数
即是指在这种条件下的
值。
流量系数的基本计算公式为：
式中 Q――流过调节阀的体积流量，m3/ h；
――调节阀前后压差，kPa；
――介质密度，g/cm3。
式（5-5）只适用于一般不可压缩流体值的计算。由于流体的种类、性质和流动状态将影响流量系数
的大小，因此在计算流量系数时，应首先根据流体的种类和工艺条件判别其流动状态，然后选用相应的流量系数计算公式进行计算。
（4） 调节阀的可调比
调节阀的可调比反映了调节阀的调节能力，可分为理想可调比和实际可调比。
调节阀在实际使用时总是与工艺管路系统相串联，这种情况下实际可调比为
式中S为调节阀全开时的阀前后压差与管道系统的压差
之比，即
。
可见，S值越小，即串联管道的阻力损失越大，实际可调比越小。
（5） 调节阀的流量特性
调节阀的流量特性是指介质流过调节阀的相对流量与相对位移（即阀的相对行程）之间的关系，可分为理想流量特性和实际流量特性。
理想流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开等四种，如图5-2所示，其中，直线特性和等百分比（对数）特性最常用。
直线流量特性是指调节阀的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数，即：
式中k――常数，即调节阀的放大系数。
将式（5-7）积分并代入边界条件，可求得：
图5-2 调节阀的流量特性
1-快开；2-直线；3-抛物线；4-等百分比
上式表明相对位移与相对流量成直线关系，以不同的值代入式（5-8），求出
的对应值，在直角坐标上表示即为一条直线，如图5-2中之2所示。
具有直线特性的调节阀的放大系数是一个常数，即调节阀单位位移的变化所引起的流量变化是相等的。但它的流量相对变化值（单位位移的变化所引起的流量变化与起始流量之比）是随调节阀的开度而改变的，在开度小时，流量相对变化值大；而在开度大时，流量相对变化值小。因此，直线特性的调节阀在小开度时，灵敏度高，调节作用强，易产生振荡，在大开度时，灵敏度低，调节作用弱，调节缓慢。
等百分比流量特性是指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。用数学式表示为
上式表明，相对位移与相对流量成对数关系，故也称对数流量特性，在直角坐标上为一条对数曲线，如图5-2之4所示。
具有等百分比特性的调节阀的放大系数是随流量增大而增大。但它的流量相对变化值是相等的，即流量变化的百分比是相等的。因此，具有等百分比特性的调节阀，在小开度时，放大系数小，调节平稳缓和；在大开度时，放大系数大，调节灵敏有效。
3．执行器的选择
执行器的选用是否得当，将直接影响自动控制系统的控制质量、安全性和可靠性。
执行器的选择，主要是考虑以下三方面：执行器的结构形式、流量特性和调节阀的口径。
（1） 执行器的结构形式
执行器的结构形式选择包括执行机构和调节机构的选择。
执行机构的选择主要考虑执行机构类型和调节阀作用方式。执行机构类型可以根据各种执行机构的特点和实际使用要求，综合考虑确定。在选择执行机构时，还必须考虑执行机构的输出力（或输出力矩）应大于它所受到的负荷力（或负荷力矩），这一点通常只要调节阀的工作压差小于最大允许压差即可满足要求。
调节阀作用方式的选择是确定调节阀的气开（电开）或气关（电关）方式。对于气动调节阀，要从工艺生产上的安全要求考虑，其原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全，如阀门处于打开位置时危害性小，则应选用气关阀；反之，则用气开阀。
调节机构的选择主要是依据流体性质（如流体种类、粘度、毒性、腐蚀性、是否含悬浮颗粒）、工艺条件（如温度、压力、流量、压差、泄漏量）和过程控制要求（如控制系统精度、可调比、噪音），并参照各种调节机构的特点及其适用场合，同时兼顾经济性，综合进行考虑。
在执行器的结构型式选择时，还必须考虑调节机构的材质、公称压力等级和上阀盖的形式等问题。
（2）调节阀流量特性的选择
流量特性多采用经验准则或根据控制系统的特点进行选择。可以从以下几方面考虑：
（1）考虑系统的控制品质，即适当选择调节阀的特性，以调节阀的放大系数的变化来补偿控制对象放大系数的变化，从而使控制系统总的放大系数保持不变或近似不变。
（2）考虑工艺管道情况，即先根据系统的特点选择所需要的工作流量特性，再考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性：当时，所选理想特性与工作特性一致；当
时，若要求工作特性是直线、等百分比的，则理想特性均应选等百分比特性；一般不希望S值小于0.3。
（3）考虑负荷变化情况，等百分比特性调节阀对负荷变化有较强的适应性。
根据控制系统特点选择调节阀的工作流量特性，主要是考虑系统的被控变量类型和干扰形式。
（3）调节阀的口径选择
调节阀口径的选择主要依据流量系数。为了能正确计算流量系数，必须要合理确定调节阀流量和压差的数据。在根据计算所得到的流量系数选择调节阀口径之后，还应对所选调节阀开度和可调节比进行验算，以保证所选调节阀的口径能满足控制要求。
4．阀门定位器
图5-3 阀门定位器的应用
阀门定位器也能实现正、反作用。
阀门定位器可以分为电／气阀门定位器、气动阀门定位器和智能式阀门定位器。电／气阀门定位器接受4~20mA或0~10mA的直流电流信号；气动阀门定位器接受20~100kPa气动信号；智能式阀门定位器有只接受4~20mA直流电流信号的，也有采用HART传输方式，还有只采用数字信号传输的。