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与传统的阀口连续控制的滑阀相比,高速开关阀具有加工容易、工作可靠、耐污染、易维护和便于实现计算机控制等优点,以高速开关阀构成的液压阀桥为先导阀的比例阀代替传统比例阀,是工程机械等高污染应用领域的趋势之一。作为先导阀的高速开关阀桥须依据主阀芯的位置给定信号与反馈信号,有效控制进入主阀控制腔的先导流量,从而控制比例阀主阀开度,其关键问题是构建高速开关阀桥控制规律,设计出可有效实现该控制规律的阀桥控制放大器硬件和软件。本文以四个高速开关阀(两个常开阀和两个常闭阀)构成的液压阀桥为研究对象,研究了如下内容:分析了其作为比例阀先导阀时的工作原理,类比负遮盖四边滑阀工作原理,提出了高速开关阀桥两半桥PWM(脉宽调制)互补控制方法:1)高速开关阀桥在工作过程中,以主阀芯位置偏差为依据,经PID控制算法,获得四路高速开关阀的PWM信号占空比的变化规律;2)阀桥由左右半桥组成,控制每个半桥的两个高速开关阀(一常开一常闭)的PWM信号占空比变化规律相同;3)控制左半桥与右半桥的高速开关阀的PWM信号占空比变化规律相反,左右半桥PWM信号占空比之和始终为1,构成两半桥互补控制;4)当主阀芯未达目标位置时,左右半桥高速开关阀PWM信号占空比不同,主阀芯响应PWM信号平均值,向占空比大的对应方向运动;5)当主阀芯达到目标位置时,左右半桥互补的PWM信号占空比相等,主阀芯在目标位置处高频小幅颤振,有效的提高了主阀的动态特性。该控制方法已申报了发明专利。建立了高速开关阀桥为先导阀控制比例阀主阀芯的模型,并在AMESim中采用两半桥PWM互补控制规律进行了仿真,验证了该互补控制方法的正确性。设计了以ARM处理器为主控芯片的高速开关阀桥控制器和以四个CMOS管组成H桥驱动电路的功率放大级,以及电源电路、LVDT(阀芯位置反馈传感器)驱动电路、LVDT反馈测量放大电路、采样信号放大电路和CAN总线通信接口等主要的硬件电路,编写了PWM信号生成程序,A/D转换程序以及PID控制算法程序等,采用LabVIEW开发了控制放大器参数设置和调试的上位机人机界面。构建了以ARM开发板为基础,以丹弗斯公司的PVE阀(高速开关阀桥部分和LVDT部分)为控制对象的高速开关阀桥控制方法实验系统,实验验证了高速开关阀桥控制规律的有效性。