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| 內容簡介： |
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本书在总结数字液压领域已取得的最新研究成果的基础上，给出了数字液压的明确定义，介绍了典型的数字液压元件，探讨了数字液压技术在实际应用中的控制问题。本书主要内容包括数字液压阀、数字液压缸建模 与仿真、一体化数字液压舵机、调距桨数字液压系统模型参考自适应控制 和返步鲁棒自适应控制、变频数字液压系统自适应控制、数字液压负载敏 感系统非线性鲁棒控制、数字液压减摇鳍鲁棒控制及数字液压缸驱动的 Ｓｔｅｗａｒｔ平台控制技术等。 本书可供液压领域的科研人员、工程技术人员使用，也可供相关专业 的院校师生使用。
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| 目錄：
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第1章绪论1
11液压控制技术的发展与应用1
111流体控制相关理论的发展1
112液压控制技术的发展及应用2
12数字液压元件3
121数字液压技术简介3
122数字液压阀5
123数字液压缸6
124数字液压泵7
125数字液压马达9
13数字液压阀的新发展10
131高速开关电－机械执行器的发展10
132高速开关阀阀体结构优化与创新11
133高速开关阀并联阀岛研究13
134高速开关阀应用新领域15
14数字阀控制技术16
参考文献18
第2章数字液压阀19
21典型增量式数字阀结构形式19
211单步进电动机数字阀20
212双步进电动机数字阀23
2132D数字阀（液压螺旋伺服式数字阀）24
22增量式数字阀建模26
221数学模型26
222AMESim模型28
23增量式数字阀仿真分析33
231阀口截面形式影响分析33
232阀芯遮盖形式影响分析43
233输入信号形式影响分析47
24小结51
参考文献52
第3章数字液压缸建模与仿真54
31典型的内驱式数字液压缸结构形式54
311机械反馈式数字液压缸54
312磁力耦合式数字液压缸55
313螺旋伺服式数字液压缸56
314内循环式数字液压缸58
315多闭环控制数字液压缸58
32数字液压缸建模59
321传递函数模型60
322状态方程模型67
33理论解析76
331控制结构和参数意义解析76
332系统位移响应特性分析77
333速度特性分析82
334活塞及阀芯平衡位置分析82
335补偿控制分析84
34仿真分析87
341系统阶跃响应特性分析87
342系统供油压力和数字滑阀死区影响仿真分析87
343数字滑阀径向泄漏及传动间隙影响仿真分析92
344反馈形式及刚度影响仿真分析99
345非线性摩擦及Stribeck速度影响仿真分析99
346非对称阀控非对称缸方式分析104
35小结108
参考文献109
第4章一体化数字液压舵机112
41一体化数字液压舵机系统方案设计113
411设计要求113
412系统方案113
42转舵机构及负载特性分析116
421转舵机构分析116
422负载特性分析117
43试验平台设计123
431硬件设计124
432软件系统设计127
44试验与分析131
441空载试验131
442加载试验137
45小结145
参考文献146第5章调距桨数字液压系统模型参考自适应控制147
51模型参考自适应控制的理论基础149
511Popov超稳定理论149
512无零点系统的模型跟随问题149
52模型参考自适应控制器设计151
521系统描述151
522控制器设计152
53控制器仿真研究156
531对阶跃信号响应的仿真研究158
532对外负载扰动的仿真研究159
533对噪声干扰的仿真研究161
534对输入干扰的仿真研究163
54试验验证165
541调距桨数字液压系统试验平台165
542调距桨数字液压系统试验研究170
本章小结175
55小结176
参考文献176
第6章调距桨数字液压系统返步鲁棒自适应控制178
61鲁棒自适应控制的理论基础178
62模型参考Backstepping鲁棒自适应控制器设计179
621系统描述179
622自适应律求解180
623控制器稳定性证明184
63参考模型优化185
64控制器仿真研究187
641对阶跃信号响应的仿真研究188
642对外负载扰动的仿真研究188
643对噪声干扰的仿真研究190
644对时变参数的仿真研究192
65小结194
参考文献194
第7章变频数字液压系统自适应控制195
71变频数字液压系统数学模型及其不确定参数分析195
711变频数字液压系统工作原理195
712变频数字液压系统非线性模型197
713变频数字液压系统非线性模型中的不确定参数及输入饱和现象分析200
72基于自适应滑模控制的变频数字液压系统控制研究201
721不考虑输入饱和的自适应滑模控制器设计202
722考虑输入饱和的自适应滑模控制器设计204
723考虑输入饱和的自适应滑模控制器仿真分析205
73基于自适应模糊控制的变频数字液压分级压力控制研究208
731变频数字液压系统分级压力控制方案设计208
732系统中不确定函数的最佳模糊逼近209
733不考虑输入饱和的自适应模糊控制器的设计210
734考虑输入饱和的自适应模糊控制器的设计213
735考虑输入饱和的自适应模糊控制器仿真分析215
74小结217
参考文献217
第8章数字液压负载敏感系统非线性鲁棒控制220
81数字液压负载敏感系统非线性建模及负载敏感压力设定值研究220
811数字液压负载敏感系统工作原理220
812数字液压负载敏感系统非线性模型221
813数字液压负载敏感系统非线性模型中的不确定参数分析225
814负载敏感压力设定值对系统动态特性的影响及能耗特性的影响227
82不考虑输入饱和的数字液压负载敏感系统动态反馈控制研究230
821数字液压负载敏感系统鲁棒动态反馈控制器设计230
822数字液压负载敏感系统鲁棒动态反馈控制器仿真分析234
83考虑输入饱和的数字液压负载敏感系统静态补偿控制研究237
831考虑输入饱和的静态补偿器设计237
832考虑输入饱和的静态补偿器仿真分析241
84数字液压负载敏感、分级压力、变频控制对比研究243
85小结245
参考文献245
第9章数字液压减摇鳍鲁棒控制247
91数字液压减摇鳍执行机构原理248
92数字液压减摇鳍仿真模型249
921海浪模型249
922船舶横摇模型250
923减摇鳍模型252
924转鳍机构及液压系统建模252
925船舶-减摇鳍-数字液压系统建模254
93考虑输入饱和及状态饱和的减摇鳍控制器设计及减摇仿真256
931考虑输入饱和的状态反馈控制器设计257
932船舶-减摇鳍-液压系统减摇仿真分析262
94基于DSP的数字液压减摇鳍半实物仿真平台组成及工作原理265
941数字液压减摇鳍半实物仿真平台硬件组成266
942上位机程序设计267
95数字液压减摇鳍性能试验及结果分析268
951数字液压减摇鳍鳍角跟踪试验268
952数字液压减摇鳍生摇试验269
953数字液压减摇鳍减摇试验271
96小结273
参考文献273
第10章数字液压缸驱动的Stewart平台控制技术275
101数字液压缸驱动的Stewart平台系统组成276
1011总体构成276
1012控制系统277
1013测试系统278
1014软件设计279
102Stewart平台系统振动的微分方程280
1021系统刚度矩阵280
1022分支局部坐标系282
1023RPY角描述282
1024系统振动的微分方程283
103液压Stewart平台的起动与换向振动285
1031液压Stewart平台振动的解析表达式285
1032液压Stewart平台起动平稳性分析288
1033运动惯性引起的液压冲击290
1034非对称结构引起的压力跃变291
1035试验结果与讨论293
104数字液压缸驱动Stewart平台的鲁棒抑振控制296
1041并联6分支液压伺服系统的数学模型297
1042液压Stewart平台的控制策略探讨299
1043基于摩擦力观测器和理想分支力的前馈力补偿H抑振控制300
105小结310
参考文献311
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| 內容試閱：
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液压传动与控制技术作为现代工业的基础和支柱，在国防军工、工程机械、交 通运输、冶金化工等领域发挥着不可或缺的作用。近年来，随着电子技术、计算机 控制技术与液压技术的有机融合，数字液压技术得到了快速发展，有效助力了我国 工程技术的腾飞。国外电液数字技术虽然可追溯至 ２０世纪 ３０年代汽车 ＡＢＳ的开 发，但真正意义上的数字液压研发在 ２０世纪 ６０年代末期才开始，国内 ２０世纪 ７０ 年代末至 ８０年代初期也相继开展了相关研究，至 ２００５年左右取得了较多的技术进 展，时至今日其应用也日益广泛。历经 ４０多年的发展，数字液压技术无论在理论 研究，还是在技术应用上均取得了较大的进展和较多的成果。
目前，对于数字液压的定义国内外比较主流的观点有如下几种。芬兰坦佩雷理 工大学 （ＴａｍｐｅｒｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）的 ＭａｔｔｉＬｉｎｊｉａｍａ多年致力于数字液压元 件的研究，他认为 液压或气动系统依靠一定数量离散的元件灵活地控制系统的 输出。国内一些学者认为，数字液压技术是将液压终端执行元件直接数字化，通 过接受数字控制器发出的脉冲信号和计算机发出的脉冲信号，实现可靠工作的液压 技术，将控制还回给电，而数字化的功率放大留给液压。从以上的主流观点可以将 数字阀归结为狭义的数字阀 （坦佩雷理工大学研究者的观点）与广义的数字阀。 据此，具有流量离散化 （ＦｌｕｉｄＦｌｏｗＤｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎ）或控制信号离散化 （ＣｏｎｔｒｏｌＳｉｇ ｎａｌＤｉｓｃｒｅｔｉｚａｔｉｏｎ）特征的液压元件，称为数字液压元件 （ＤｉｇｉｔａｌＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｏｍｐｏ ｎｅｎｔ），由数字液压元件构成的液压系统称为数字液压系统 （ＤｉｇｉｔａｌＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｙｓ ｔｅｍ）。从数字液压阀控液压系统来看，主要有两个方向：增量式数字阀与高速开 关式数字阀控制系统。本书主要研究增量式数字阀 （或称数字步进阀）控制的液 压系统。
作者所在教研团队历经近 ３０年的积极跟踪与研究，在数字步进阀控液压缸及 其相关领域从系统理论建模、控制算法开发、驱动电路设计、实验台架搭建到工程 应用实践等方面开展了一系列工作，先后研制了数字液压驱动的 ６自由度舰艇操纵 模拟器、海洋环境模拟摇摆台，共计 １１台套，新研或改造了共计 ２０余艘舰艇的减 摇鳍，并在舰船调距桨、飞弹折叠翼、一体化舵机等领域开展了相关试验研究，优 点和效果明显。同时，获国家、军队科技进步奖 ４项，发表数字液压及其控制技术 相关论文 ５０余篇 （其中 ＥＩ收录 １０余篇），以数字液压为题培养博士后 １人、博士 ４人、硕士 １１人。基于此，现阶段拟对数字液压控制技术的发展现状及研究成果 进行梳理归纳、总结反思和展望，形成一本相关的学术专著，以进一步夯实数字液 压控制系统设计分析的理论基础及开发应用的实践经验，扩大与同行的学术交流和
技术共享，并为后续人才培养与相关技术开发奠定更加坚实的基础。 本书第 １章介绍了数字液压元件和控制技术的发展概况，第 ２、３章介绍了增 量式数字液压阀和数字液压缸的结构形式及其工作原理，建模和性能研究。第 ４～ １０章介绍了数字液压技术在一体化舵机、调距桨、减摇鳍和 ６自由度 Ｓｔｅｗａｒｔ运动 平台上的应用研究。本书第 １、１０章由彭利坤负责编写，第 ２～４章由陈佳负责编 写，第 ５、６章由宋飞负责编写，第 ７～９章由徐世杰负责编写。本团队进行数字液 压技术研究是在邢继峰教授的引领下开展的，同时他也是本书的主审专家，在此对 他表示由衷地感谢。同时还要感谢曾晓华高工、肖志权博士后、吕帮俊博士、何曦 光讲师、熊先锋讲师、潘炜博士、张阳阳博士、刘磊硕士、王圣利硕士、郭靖硕士 等，正是由于大家的接力研究才使数字液压技术有了今天的成果，可以说本书也是 集体智慧的结晶。
同时，本书也参考了一些国内外同行的文献与研究成果，在此一 并表示感谢。由于时间与水平限制，书中定有不足或错漏之处，敬请读者批评 指正。本书得到了湖北省自然科学基金项目 一体化数字液压作动器效率最优控制 策略研究资助。（项目编号：２０１６ＣＦＢ６１４） 作 者
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