针对对置式液压自由活塞发动机两侧活塞的同步运动问题,提出新型控制原理,以两侧活塞上下止点的位移差或两侧活塞的实际上下止点与设定的目标值的偏差为控制信号,利用PI(proportional-integral)控制器控制高压油压力或与低压油路相连接的开关阀来调节两侧活塞的上下止点,使发动机稳定运行。利用Matlab/Simulink建立仿真模型进行分析,结果表明通过控制高压油压力或控制开关阀可以使两侧活塞上下止点分别都达到平衡,发动机能够稳定运行;同时采用2种策略时,由于2种策略的相互影响,上下止点无法都达到平衡;以实际上下止点和上下止点目标值的差值为控制信号时,不同目标值对运行结果有影响,且目标值的选取没有可参考的准则,因此其实际效果不如以两侧位移差为控制信号。在受到扰动时,所提出的控制策略具有较好的鲁棒性。

利用Matlab/Simulink软件耦合Amesim软件建立了对置式液压自由活塞发动机(OPHFPE)联合仿真模型.针对OPHFPE在工作过程中的不稳定性,提出了基于活塞位移、速度以及高压油压力的PI反馈控制与预测发动机运转状态的前馈控制相结合的活塞液力控制策略.仿真研究表明在活塞液力控制策略的调节下,OPHFPE系统可以连续稳定运行,具有良好的鲁棒性.

根据对置式液压自由活塞发动机的需求,开发了大流量快速响应电磁阀,并对其动态响应影响因素进行了研究和分析。利用Ansoft Maxwell建立了电磁阀的三维有限元仿真模型,搭建了电磁阀响应速度实验测量装置,通过仿真数据与实验数据的对比得出开启时间最大偏差为0.38 ms,关闭时间最大偏差为0.67 ms,验证了该模型的准确性。仿真结果表明：隔磁垫、铁磁材料、弹簧预紧力是低压电磁阀动态响应的主要影响因素,自由升程对开启响应影响较大,而与关闭响应无关联,运动件质量的影响最小。