压电陶瓷材料具有优良的力学性能和动态特性,但根据其逆压电效应研发的驱动器输出位移小,大多仅为微米级,因此需设计相应的微位移放大机构以放大驱动器的位移输出。根据先前提出的膜片式液压微位移放大机构,进行了理论模型的推导,并运用ANSYS Workbench软件对其进行双向流固耦合分析。将仿真结果和实验结果进行对比,验证了仿真结果的准确性。通过仿真分析得到了放大机构的动态变化过程以及不同形状的流道对放大过程的影响,为后续放大机构的优化设计提供理论依据。

为实现下肢残障者的运动康复,设计液压驱动的下肢外骨骼机器人机构。针对下肢外骨骼的运动跟随需求,提出一种滑模控制器,并进行了控制仿真模拟。仿真结果表明:外骨骼采用该控制算法能较好地实现位置跟踪。基于dSPACE硬件在环实时仿真系统搭建了下肢外骨骼系统,进行了空摆实验、被动跟随实验及主动跟随实验。实验结果表明:设计的下肢助力外骨骼机器人能够为穿戴者提供助力,外骨骼样机的整体稳定性较好,对穿戴者具有良好的跟踪性能与快速响应

传统的气动脉宽调制（PWM）比例阀因采用电磁铁为电一机械转换器而存在响应时间慢，稳态精度差等缺点，因而提出了一种基于压电陶瓷为电一机械转换器的新型压电直动式气动PWM比例阀的总体结构方案。研制了其实物样机，并进行了其动态特性试验研究，分析了PWM载波频率和载波幅值、比例P系数对阀动态性能的影响。与同级别气动比例阀的试验对比表明，该阀具有响应速度快和稳态精度高的特点，具有良好的工业应用前景。

针对采用电磁铁为电-机械转换器的传统电-气脉宽调制（PWM）比例阀存在响应速度慢、稳态精度差等缺点，提出了一种以压电叠堆结合弹性铰链位移放大机构为电-机械转换器的新型压电式PWM比例压力阀的总体结构方案，并建立其数学模型；研制了试验样机并进行了相关的试验研究，分析了PWM载波频率、比例控制系数和流量负载对阀性能的影响；采用比例P控制＋压力反馈＋PWM的复合控制方法有效提高了阀压力稳态精度。试验表明，该阀具有响应速度快和稳态精度高等特点，具有良好的工业应用前景。

为解决定位机构大行程和高精度之间的矛盾针对精密加工和精密测量等领域的大行程运动系统的高精度定位问题有效结合了电液伺服驱动与压电精密驱动的优点提出了一种基于电液-压电混合伺服驱动的宏微定位机构建立其数学模型以及AMESim和MATLAB的联合仿真模型并进行了动态仿真研究.仿真表明所提出的电液-压电混合伺服驱动定位机构能实现高精密定位这为后续的实际应用奠定了理论基础.

为解决大行程运动系统的高精度定位问题结合液压伺服技术与压电技术独特的优点并应用到并联机构中提出了一种基于电液-压电混合伺服驱动的3-RPR并联机构并基于接口的多领域协同仿真方法研究其虚拟样机。其中采用ADAMS软件建立其机械模块、采用AMESim软件建立其液压系统及压电驱动系统模块、采用MATLAB软件建立其控制模块。通过联合仿真分析了其动态特性为实际物理样机设计和参数优化提供理论依据。

分析了一种压电型先导阀的结构及工作原理，建立了先导阀的数学模型。在此基础上，利用AMESim仿真软件对先导阀进行了PWM控制仿真研究，分析其静、动态特性；并运用压力反馈、PID控制等复合控制方法，仿真表明该方法能有效提高阀的性能，大大降低稳态误差。