液压系统具有功率密度高和输出力大的特点,广泛应用于工程机械领域。现有工程机械的液压系统中,每个执行器都由一个四边联动的比例阀控制,由于进出油口同时节流,导致大的节流损失,尤其是在超越负载工况。解决方案是采用两个或多个阀分别控制液压缸的两腔,称为进出口独立阀控系统,目前针对该系统的研究主要集中于系统的速度、压力和能耗特性。随着智能工程机械的智能化的发展和工作质量性能要求的不断提高,各执行器不仅要能满足速度高速平稳的要求和力的要求,而且也需要具有高的定位精度。针对以上存在的问题,本文在NSFC-山西煤基低碳联合基金“露天煤矿大型挖掘装备高能效运行基础研究”(U1510206)和国家自然科学基金面上项目“分腔容积直驱电液控制系统能量高效转换利用的理论与方法”(51575374)的资助下,提出基于泵阀协同进出口独立阀控系统的速度位置复合控制策略,在充分利用进出口独立阀控系统节能特性的基础上,进一步提高系统的运行特性和精度,并进行理论、仿真和试验研究;在此基础上,创新性地提出分腔独立变转速容积控制的分腔容积直驱电液系统,更进一步地消除系统中的节流损失,并进行了相关控制特性和策略的研究。具体的研究内容如下。本文首先建立进出口独立阀控系统的数学模型,对其静态特性、控制方式、能耗特性等进行总结和分析,为控制策略的设计提供理论基础和指导,然后针对工程机械中典型的两象限执行结构和四象限执行机构分别设计相应的速度位置复合控制策略,以液压挖掘机动臂和斗杆为研究对象,建立整机数字样机进行仿真分析,进一步在某挖掘机上搭建试验平台并对其运行特性进行试验研究。结果表明,采用所提出的控制策略,能够在保证较低能耗的基础上,使执行器按照预期运行要求平稳运行并高精度定位,改善系统运行特性。本文进一步根据进出口独立阀控系统原理和变转速泵控系统原理,创新性地提出分腔独立变转速容积控制系统—分腔容积直驱电液系统,完全消除了系统中的节流损失,具有更高的能量效率。依据其静态动态特性的分析设计相应的控制策略,建立仿真模型对其压力、位置、速度位置复合等特性进行仿真,并搭建试验平台进行试验。研究结果表明,所提出的总压力控制策略使系统具有和阀控系统完全相同的动态特性,且其速度位置复合控制策略能够改善系统的运行特性和精度。进一步的研究可考虑将其应用于液压挖掘机或其他工程机械中进行研究。