建立了2D数字阀的数学模型,对2D数字阀的由齿隙产生的滞环进行了研究和仿真分析,提出了在输入信号上叠加一高频颤振信号以减小甚至消除2D数字阀的滞环特性颤振补偿技术。利用专门的实验平台对所设计的样阀进行了实验研究。实验结果表明,采用颤振补偿技术后,当颤振幅值为25%、50%、100%齿隙量时,滞环宽度由2.2%分别降为1.7%、1.1%、0.5%。理论和实验结果均表明采用颤振技术在一定的频率和幅值的颤振信号作用下,可以减小或消除2D数字阀的滞环特性。

采用位置跟踪和电流反馈的双闭环控制下,对2D数字伺服阀的动静态特性进行实验研究。动态工作下,阀的阶跃响应时间最快可达到6 ms,在输入信号的幅值对应为阀最大开口的25%下,幅频特性为-3 dB对应的频宽约为65Hz,静态状态下,阀芯转角输入与轴向位移输出基本成线性。实验结果表明,2D数字伺服阀具有良好的线性度和对数频率特性。

为提高数字伺服阀的频率特性和响应速度,对弹射系统用φ6通径,2D数字阀选用低惯量的两相混合步进电机作为其电-机械转换器,介绍了其工作原理并设计了2D数字伺服阀专用DSP控制器,采用电流和位置双闭环算法对其性能进行了实验研究。实验结果表明,该电-机械转换器在幅值100%最大阀开口的阶跃信号输入下,上升时间为5 m s;正弦输入信号下,对应-3 dB的频宽分别约为305 Hz;其频响高于同类数字伺服阀用电-机械转换器。

研制了一种新型空心杯转子结构的低惯量旋转电磁铁。首先建立了旋转电磁铁的数学模型,仿真分析了其频率响应和阶跃响应,其仿真频宽约为230Hz/-3dB和240Hz/-90°,上升时间约为4.3ms。为了验证理论分析的正确性,搭建了旋转电磁铁的试验平台对其进行了研究。研究结果表明,该旋转电磁铁具有良好的动态性能,其试验频宽达到220Hz/-3dB和220Hz/-90°,上升时间约为5.6ms。试验结果和仿真结果基本一致,表明该旋转电磁铁适合用作高频2D数字阀的电-机械转换器。

传统2D数字伺服阀是一种采用单伺服螺旋机构将阀芯的旋转运动转换为阀芯轴向运动的阀.在采用2D数字阀作为先导阀的过程中,其在大行程下响应速度与现有国际先进水平还存有一定距离.为了提高2D数字阀在大行程的情况下的响应速度,引入双作用螺旋来实现功率放大.双作用螺旋伺服阀在2D阀的基础上于阀芯右侧台肩处增开一作用螺旋槽,使得左右敏感腔在压力差动变化,提高阀芯加速度,进而提高了响应速度.在建立数学模型之后,在MATLAB中对其性能进行了仿真.通过仿真,在21 MPa的压力下,3 mm的阶跃输出能够在2 ms下实现.

介绍了基于CATIA软件平台，设计2D数字阀的模块化设计思想。首先阐述了模块化设计方法的原理，然后根据产品的功能要求对2D数字阀进行模块划分，利用CATIA软件平台，设计出产品相应模块的机械结构，从而缩短设计周期，提高产品稳定性，降低经济成本。

针对三通2D数字阀传动机构和阀芯零位保持问题,设计了一种2D数字阀电-机械转换机构,实现了2D数字阀步进电机对阀芯径向运动的精确控制,并使阀芯在初始状态下轴向和径向保持在规定的零位位置。试验结果表明：该电-机械转换机构满足2D数字阀使用要求。

介绍了2D数字阀的基本结构及工作原理，提出了2D流量控制概念。研究了由径向力引起的液压卡紧现象。通过Fluent软件对数字阀内部进行流场分析，得出2D阀芯弓形槽处壁面所受的压力分布，并对阀芯受到径向力的原因进行了分析，提出了减小2D阀阀芯卡紧力的一些措施。

为提高数字伺服阀的频率特性和响应速度,对弹射系统用φ6通径,2D数字阀选用低惯量的两相混合步进电机作为其电-机械转换器,介绍了其工作原理并设计了2D数字伺服阀专用DSP控制器,采用电流和位置双闭环算法对其性能进行了实验研究。实验结果表明,该电-机械转换器在幅值100%最大阀开口的阶跃信号输入下,上升时间为5 m s;正弦输入信号下,对应-3 dB的频宽分别约为305 Hz;其频响高于同类数字伺服阀用电-机械转换器。

建立了2D数字阀的数学模型,对2D数字阀的由齿隙产生的滞环进行了研究和仿真分析,提出了在输入信号上叠加一高频颤振信号以减小甚至消除2D数字阀的滞环特性颤振补偿技术。利用专门的实验平台对所设计的样阀进行了实验研究。实验结果表明,采用颤振补偿技术后,当颤振幅值为25%、50%、100%齿隙量时,滞环宽度由2.2%分别降为1.7%、1.1%、0.5%。理论和实验结果均表明采用颤振技术在一定的频率和幅值的颤振信号作用下,可以减小或消除2D数字阀的滞环特性。