随着现代电子技术、液压技术和计算机技术的发展,开发数字控制方式的液压元件具备了理论和现实条件。超磁致伸缩材料是上世纪的重要发现,从此各国竞相开发超磁致材料的应用产品。本文分析了几种液压控制阀的应用和性能,重点分析了高速开关阀的应用、性能和分类。在此基础上提出了以超磁致伸缩材料为阀芯,以DSP为控制器,带有总线型接口的高速开关阀的研究课题。 本文首先分析了超磁致伸缩材料的性能和应用机理;建立了基于此材料的致动器的静、动态模型,对动态模型进行了仿真;分析了超磁致伸缩致动器通用及开关型应用的特点;应用超磁致伸缩致动器设计了双联锥阀形式的高速开关阀结构。 其次采用DSP数字控制器TMS320LF2407设计了高速开关阀的控制、通讯等电路。其中详细分析设计了高速开关阀的电源、显示、串口和CAN通讯电路;重点分析设计了控制高速开关阀的驱动放大电路。设计中采用了CPU与功率放大部分电气隔离措施,提高其可靠性和安全性;同时使用双电压驱动方式,缩短了高速开关阀的开关响应时间,因而提高了响应频率。 在硬件电路基础上,设计了高速开关阀显示、串行和CAN通讯接口以及PWM控制信号的软件模块。 最后对高速开关阀的阀芯运动特性以及占空比对阀芯运动的影响做了分析,进而分析了高速开关阀的静、动态特性,提出了提高动态特性的措施。