以压电执行器为核心的高速开关阀及伺服阀等压电式液压阀具有频响高,微动性能好,结构紧凑等优点,是新型阀控类型之一,受到国内外研究者的持续关注。首先,该文介绍了阀用压电执行器的分类和特点,根据工作原理分为直推式和步进式2类4种形式;其次,对先导型、直动型、喷嘴挡板型和开关型4种典型压电阀的研究进展进行了梳理,分析了各自的代表性结构、性能特点。结果表明,随着未来对液压阀精密化、智能化需求的提升,压电液压阀的应用前景更广。因此,除高性能介电材料开发外,如微位移放大、迟滞补偿控制等关键压电驱动与控制技术仍有待深入研究。

为了对圆形压电单晶执行器（CPUA）和基于圆形压电单晶执行器的系统（如微阀、微泵等）进行优化设计,基于经典薄板理论并将粘结层作为单独一层考虑,建立了固支边部分覆盖圆形压电单晶执行器在作用电压控制下的挠度特性模型并进行了实验验证。实验结果表明,用建立的模型预测圆形压电单晶执行器的静态挠度与实际测得值吻合,相对误差在4.83%以内,中心挠度相对误差在0.72%以内。

通过压电执行器的选择，压力腔和节流孔尺寸的计算，设计了一种基于开关原理新结构压电微型阀，通过主控制电路设计，研发出一种基于压电微型阀结构的新型电子式电／气转换器，并对转换器整机的性能进行测试，为我国自主研发新一代电／气转换器、定位器打下了基础。

针对目前高速开关阀快速性的不足及大流量的需求,利用压电晶体响应快速的特点,设计一种压电直动式高速开关阀,采用压电执行器直接驱动锥阀式阀芯结构,控制开关阀开启和关闭。设计桥式位移放大结构,放大压电执行器的输出位移,提高开关阀的控制流量。为补偿锥阀式阀芯结构开启、关闭过程中的液动力波动,提出锥阀+滑阀的组合式阀芯结构,建立其液动力模型,分析开关阀启闭过程中的负载力变化。建立压电直动式高速开关阀的数学模型,结合AMESim仿真软件分析、优化影响其性能的设计参数。搭建压电高速开关阀静态流量及动态启闭特性的试验测试平台,测试开关阀流量特性、启闭时间等性能指标,分析PWM控制载波频率及占空比与开关阀静态、动态流量之间的关系。基于设计参数仿真和实物样机试验测试结果表明,设计的压电式开关阀在压力10MPa下,输...

论文探讨了将压电晶体(PZT)执行器应用于液压螺纹插装阀上的可能性.介绍了常用的智能执行器,并进行性能比较,选择压电晶体作为螺纹插装阀的执行器.提出利用PZT阀作为先导阀控制主阀的新方法.建立液压回路数学模型并进行仿真分析;建立实验测试系统,并进行性能测试.实验结果表明,PZT阀能够成功地控制主阀的油液切换,实验结果与仿真研究吻合得很好;同时提出了一种提高主阀响应速度的改进措施.

本文提出了自适应范围DNA(Adaptive Range DNA,简称ARDNA)软计算模型框架以及扫描探针显微镜(简称SPM)中压电执行器回滞非线性ARDNA建模及其补偿原理.基于基本回滞算子的线性叠加构建压电执行器回滞非线性模型结构,采用ARDNA软计算方法,同时优化模型结构(指简单回滞算子的个数及其阈值)和参数(指每个回滞算子的加权值),建立最优的压电执行器回滞非线性模型.通过设计单位反馈控制器构建其逆模型,而压电执行器与其逆模型串联,由逆模型获取参考位移所对应的理想激励电压,从而确保压电执行器输出跟踪参考位移,实现回滞非线性实时补偿.数字仿真结果表明了压电执行器回滞非线性建模及其补偿方法的有效性.本文的方法对形状记忆合金SMA(Shape Memory Alloy)、磁流变液体(Magnetorheological Fluids)等材料的回滞非线性建模和补偿也具有参考价值.

针对一种采用大行程压电叠堆作为执行器、锥阀作为先导阀的压电式液压半桥,基于AMESim搭建其仿真模型。对模型进行试验标定,响应时间最大误差为9.3%,输出位移最大误差为4.08%。基于该模型仿真分析在不同供油压力下压电式液压半桥的特性,静态分析表明:阀芯与阀座之间的摩擦力是造成死区电压的主要因素;在高油压下,压电式液压半桥滞回特性明显。动态分析表明:压电式液压半桥的幅值裕度为31 dB、相位裕度为140°、截止频率为637 Hz;在调节控制腔压力响应时间时须考虑复位弹簧的刚度。

利用某些晶体材料的逆压电特性和现代制造技术制造的压电执行器（电－机械位移传感器）具有小型，强力，高响应的特点，该文从小型，高响应液压控制阀的角度，对压电材料及压电执行器的特性及其在液压控制阀上的应用现状作一简单介绍。