液压挖掘机作业中,大质量动臂举升储存的势能经液压阀口节流转化为热能耗散,不仅浪费能源,还使液压油温度升高,需附加冷却系统降温,增加了机器的成本和复杂性。为解决上述问题,在原有负载敏感驱动回路的基础上,提出基于三腔液压缸的工作装置自重液气平衡势能回收利用方法,三腔液压缸中一个油腔与液压蓄能器直接连通,存储利用工作装置的势能。研究中,首先根据前期的仿真结果,建立了基于三腔液压缸的液压挖掘机测试样机,通过试验,分析对比了分别采用两腔液压缸和三腔液压缸驱动动臂的运行特性与能效特性,测试结果表明,增加液气储能容腔后,提高了系统运行的平稳性,动臂运行过程中的能耗降低48.5%,峰值功率降低64.7%,节能效果显著。新的方法也同样适用于各类液压缸驱动的重载举升装置。

为解决原始电液比例节流阀（结构简单但刚性差）负载变化大的执行元件的速度稳定性问题基于Valvistor型液压插装阀的流量反馈原理设计了具有较好的动静态特性的插装式流量反馈型电液比例流量阀用位移传感器检测先导阀的位移并对该原理的比例流量阀的动静态特性作了仿真分析验证所提原理的正确性。

负载口独立控制技术解决了传统阀控缸系统操纵性和节能性难以同时达到最优的问题，但负载口独立控制系统在恶劣工况下，控制器的抗干扰能力可能成为制约负载口独立控制技术广泛应用的一个关键问题。提出将PWM控制的新型数字流量阀应用于负载口独立控制系统中，介绍了新型数字流量阀结构及负载口独立控制系统原理，提出了对液压缸两腔流量、压力分别进行复合控制的控制策略。通过Simula—tionX软件建立系统仿真模型，对液压缸典型工况进行仿真分析。结果表明：通过对系统进行前馈一反馈复合控制，当载波频率大于40Hz时，基于数字流量阀的负载口独立控制系统能够实现对液压缸速度的平稳控制。

国产小型装载机普遍采用负荷传感转向方式，该系统定量泵输出流量不能根据负载需求进行调节，会产生与流量有关的能量损失。针对此问题，提出用伺服电机独立驱动定量泵的流量匹配转向控制方法。在SimulationX中建立了装载机整机联合仿真模型，对采用负荷传感转向系统的装载机进行了仿真研究；构建了装载机的试验测试系统，对比仿真与试验结果，验证了仿真模型的准确性。进一步将流量匹配转向系统应运于此仿真模型，维持与现有系统相同转向特性的条件下，该系统在各转向工况下降低泵输出能耗约35％。

以6t液压挖掘机动臂为研究对象提出祠服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统.在 Simu-lation X中搭建祠服电机仿真模型通过与祠服电机响应特性试验结果对比验证祠服电机模型的准确性;建 立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型仿真分析了不同控制方式下动臂的运 行特性和能耗特性.结果表明与负载独立流量分配（ LUDV）系统相比采用祠服电机驱动定量泵流量匹配 控制的动臂能耗降低约13.6%.

针对液压系统中阀芯位移需实时检测的设计要求，设计了一种基于分离元件的液压阀用位移传感器检测电路，并详细分析了正弦发生模块和解调模块的工作原理，然后将该电路与采用集成芯片AD698搭建的检测电路在线性度、滞环、输出电压的阶跃响应、正弦跟随特性以及稳定性方面进行了实验对比。实验表明，使用分离元件搭建的检测电路在动静态性能方面略差于采用集成芯片搭建的检测电路，但电路成本低，温度稳定性良好。

矿井提升机是联系井下与地面的关键设备，其安全运行直接关乎煤矿工人的生命安全。目前主要通过恒减速制动系统改善提升机制动性能，从而提高安全性，为此利用仿真软件SimulationX对矿井提升机的恒减速制动特性进行研究。通过试验数据对恒减速制动系统中的伺服比例阀的仿真模型参数进行辨识，对钢丝绳模型的准确性进行分析，在此基础上建立恒减速制动系统三维联合仿真模型，通过试验数据对仿真模型的准确性进行验证；通过积分分离PID控制算法改善制动初期的性能。研究结果表明该仿真模型是准确的，同时积分分离PID控制算法提高了制动初期的速度控制精度。

比例节流阀是电液比例控制技术的核心元件，以结构简单、成本低、稳定性好等优点，广泛应用于工业生产中。设计一种比例节流阀，并介绍其结构和原理，借助SimulationX，对其进行建模与仿真分析，确定了阀的主要结构参数。仿真结果表明，该阀具有好的控制精度和动态特性，应用于负载变化不大的场合比较经济。

计算机技术的不断发展和各种计算流体动力学（CFD）计算方法的广泛应用为深入了解液压阀内部流体的流动状态提供了方便.运用CFD通用软件Fluent以实际液压锥阀为模型对阀芯在不同开口度、不同半锥角以及不同流量下的流动特性进行了三维仿真计算并对可视化图形进行了分析.对锥阀的流量系数及阀芯上的压强分布和液动力的计算表明仿真结果与理论计算结果基本一致为锥阀的优化设计提供了理论依据.

对伺服电机和定量液压泵组合驱动差动液压缸系统的特性和效率进行研究.针对应用恒定总压力对液压缸2腔预压紧、系统能量效率低的不足提出用负载敏感原理和总压力设定曲线预先给定的方法使液压缸运动过程中的系统压力与负载相适应同时维持背压在一个较低的值减小了系统的能耗和泵的发热.进一步提出用低压蓄能器对液压缸2腔预压紧的回路原理不仅简化了控制回路也降低了电机和液压系统的能耗.研究工作获得了数字仿真和试验的验证.