动力耦合作动阀因具有低压损、快速响应特点而被应用于数字排量泵的开发,其阀芯驱动力与耦合面积成正比。磁扩散现象会严重制约大耦合面积的动力耦合作动阀瞬态响应特性,从而降低数字排量泵的泵送效率。为提升大耦合面积下动力耦合作动阀的瞬态响应特性,基于动力耦合作动阀设计一种数字配流机构及数字排量泵,通过分析数字配流机构的配流原理建立动力耦合作动阀的多物理场耦合模型。基于该模型研究了动力耦合作动阀内部磁场分布规律,并分析了影响开关阀瞬态性能的原因。通过定性分析不同耦合铁芯结构对动力耦合作动阀内部磁通密度的影响,给出耦合铁芯的结构拓扑过程及双线圈铁芯拓扑结构。结果表明,双线圈铁芯拓扑结构主线圈与副线圈最佳匝数比为7∶3,基于该结构的动力耦合作动阀驱动性能较原方案提升30%。

单腔双阀气动压力伺服系统具有响应速度快、可靠性高、成本低的特点,在汽车制动和气动夹紧装置的压力稳定等领域有着重要应用。为了在满足控制要求的前提下减少开关次数,延长使用寿命,提出了一种自适应变频PWM控制策略。引入了频率调控因子并设计了自适应频率调整函数,该函数可根据跟踪误差及其变化率给出最优PWM基础频率,实现系统跟踪误差较大时低频响应,跟踪误差较小时高频精确运行,从而减少了高速开关阀的开关次数。实验结果表明,变频PWM策略与传统定频PWM相比,阶跃信号进气阀开关次数降低了45%,谐波信号进气阀开关次数降低了23%。

针对数字液压领域中高速开关阀阀芯的频响规律以及流量输出难以精确评估的问题,提出一种基于负载力函数的高速开关阀动态性能分析方法。通过推导阀芯动力学模型,建立电磁铁、流场仿真模型,研究电磁铁的空载动态特性。通过添加负载力函数,采用机-电-液联合仿真方法,最终得到阀芯频响和流量输出特性。仿真结果表明模型能较好地反映阀芯频响和流量输出规律;高速开关阀开启时间为13.9 ms,关闭时间为14.3 ms;当控制频率为20 Hz、占空比为30%~70%时,流量调制线性区为1~1.9 L/min,随着控制频率增加,高速开关阀的流量可调区间减少,当控制频率达到40 Hz时,高速开关阀的流量几乎不可调制。

压力脉动主动抑制是提升数字液压阀控系统控制精度和可靠性的关键技术。然而,目前主动抑制方法在对压力脉动进行抑制时缺乏对其特性的深入理解,导致抑制效果不理想。因此,设计了压力脉动测试试验台,分析了系统中不同位置压力脉动的变化情况,探索了液压泵、高速开关阀对不同位置压力脉动的影响。结果表明数字液压阀控系统中压力脉动的主要来自于高速开关阀持续开/关引起的水击现象,并且压力脉动的频率始终与阀的开/关频率保持一致。为设计前馈的压力脉动主动抑制系统提供了新思路,同时也为研发更高效的压力脉动衰减器提供了参考。

针对目前高速开关阀控制器存在驱动电压幅值不可调、驱动电压不稳定、体积大等问题,提出一种自适应可调双电压控制器。首先,为了降低控制器输入电压波动对输出驱动电压精度的影响,提出一种融合低压差线性稳压技术和电压闭环的稳压方法,将输出电压稳态误差控制在0.1 V以内。其次,通过实验辨识法研究供油压力与临界启闭电压的动态映射关系,以获取自适应系数,并将其作为电压控制脉冲宽度调制占空比,进一步借助低通滤波技术实现自适应电压的平均值输出。最后,采用双稳态并联降压电路和双面电路拓扑优化方法,来缩小控制器体积尺寸,并实现散热效率最大化。结果表明,自适应可调双电压控制器可以同时驱动四个高速开关阀,且工作频率达到100 Hz以上,线性占空比区间为0.3~0.7,具有高动态、低功耗、强扩展性等优势。

研制了一种基于高速开关阀对混合动力车辆传动实验台制动系统实施压力控制的系统.制动器制动性能取决于对制动目标压力的响应特性.分析了高速开关阀的开关特性和制动液压缸的压力变化特性并针对高速开关阀的开启响应滞后和液压缸压力变化的的非线线的特点设计了PI控制器.应用dSPACE公司开发的AutoBox快速控制原型系统编制了系统的控制算法和模型并进行了实验实验结果表明液压制动伺服系统能够满足制动性能的要求.

为突破高速开关阀阀芯行程对开关频率的限制,提出一种阀芯旋转式高速开关阀。采用理论计算与CFD仿真相结合的方法,研究不同阀芯旋转角度下阀芯结构参数变化对阀口过流面积、流量系数、射流角及液动力矩的影响,得到了液动力矩的变化规律。研究结果表明:液动力矩与阀口压差及流量的二次方成正比;压差一定时,液动力矩与阀口过流面积及射流角余弦值成正比,随着阀芯旋转角度增大,液动力矩先增大后减小;流量一定时,液动力矩与阀口过流面积成反比

数字液压在节能、可靠性、控制性能等方面较传统液压控制方法有巨大优势，高速开关阀作为数字液压中的关键部件，其研究近年来得到重视。设计了一种新型压电驱动开关阀，采用基于三角放大原理的滚针结构，对压电材料的输出位移进行放大，用于阀芯驱动。由于位移放大机构会导致输出力相应减小，传动后的驱动力难以克服静态液压力，设计了等径分离的阀芯结构来平衡液压力。理论分析和仿真结果表明，压电放大机构满足设计阀芯行程要求，且阀芯结构能有效减少静态液压力，符合提出的期望参数。

设计了两种高速开关阀直接控制和先导控制的液压同步控制系统采用液压脉宽调制（PWM）控制方式结构简单便于集成可以实现高精度的位移同步控制。

设计了2种基于高速开关阀直接控制和先导控制的液压同步控制系统，采用液压脉宽调制（PWM）控制方式，结构简单、便于集成，可以实现高精度的位移同步控制。