随着科学技术和微电子技术的发展，全世界进入以机电一体化为核心的设备革命阶段，未来的发展趋势是使微机超大规模集成电路和传感器技术有突破性进展，这将使推土机得到迅速的发展，使其作业性能、可靠性、维修性、安全性及燃料经济性有明显的提高。为了改造推土机工作装置的操纵性，使外国产品国产化，本文提出了用数字比例减压阀为先导阀代替原有的PPC阀，与多路阀构成数字电液比例换向阀，实现对推土机工作装置的数字化控制。推土机的工作装置利用液压系统驱动，控制铲刀油缸来完成推土等作业。本文设计的数字电液比例控制系统由控制手柄（电位器）、电控模块（ECU）、先导阀（比例减压阀）、多路换向阀和油缸组成。操作者作业时操纵控制手柄，发出指令信号，经电控制系统处理形成PWM（脉宽调制）信号，然后经开关式功放电路——电流放大电路放大，驱动比例减压先导阀，对主控制阀进行各工作位置的控制，以实现铲刀的升降和倾斜等动作。操作者通过控制先导阀，线性比例地向主阀两端输入压力，推动主阀左右移动实现主阀换向，由于先导阀为小流量元件，滑阀的行程和弹簧回复力都可以设计得很小，以减小操纵力矩，从而满足了PPC阀的特点（操纵手柄短）。此外，主阀与先导阀之间无刚性连接，其在主机上的布置亦同原系统的布局。此设计系统的优点是阀芯的运动响应PWM信号的平均值，使阀芯工作时处于微振动状态，大大减小了比例阀的滞环；另外，由于PWM信号的电流放大电路为开关式放大电路，放大器只工作在导通和截止状态节能效果好。本液压系统的主要元件是比例减压阀和多路阀，先分别进行建模和仿真，再对整个系统进行建模和特性分析。比例减压阀的特性分析及建模电液比例减压阀是由脉宽调制信号来进行控制的。对一理想的减压阀在一个调制周期T内，电压波形与阀芯位移波形完全相同。但由于电<WP=71>液比例减压阀受电磁线圈的响应能力及阀芯运动时间的影响，实际的阀芯响应不可能实时地跟随脉宽信号的变化，并且其响应特性随脉冲调制周期（或频率）和占空比变化很大。应用现代控制理论，获得描述比例减压阀数学模型的状态方程组：根据以上状态方程应用MATLAB做出减压阀子系统仿真框图，可获得相应的流量与时间仿真曲线。通过对比例减压阀的特性分析可知，比例减压阀通过改变占空比可以调节多路阀控制腔的流量，从而控制其压力，因此可以用其作为多路阀的先导阀。多路阀的特性分析及建模在数字电液比例先导减压阀控制换向阀的结构简图中,多路换向阀是其中最重要部件之一，所以对该阀的特性进行分析具有重要意义。据图3-9，可得描述多路阀动态特性的数学模型的状态方程组（3.19），通过仿真可得图3-11多路阀主阀口的流量与其控制腔的压力仿真曲线。在单位阶跃作用下，与呈线性关系，符合系统要求。又因为占空比与压力的变化率成一定的关系，所以流量与占空比有一空的对应关系。 <WP=72>（3）系统的建模通过以上对该系统各组成部分的建模与特性分析，根据图3-2液压系统仿真框图对整个系统进行仿真，系统的输入信号为某一占空比的单位脉冲信号，在此信号的作用下可得系统终端（液压缸）的流量随时间的变化曲线，即系统的动态特性关系曲线，如图3-13所示。通过试验检验以上三个模型，对采样所得数据进行处理后分别得到模型的试验曲线，验证了各个元件和系统的数学模型和仿真的正确性，从理论和实践上证明数字电液比例控制系统是可以实现的。