比例流量阀作为液压系统重要的控制元件,广泛应用于液压执行元件的流量控制,在变负载工况下,为保证执行机构的平稳运行,要求比例流量阀要有较高的稳定性。比例流量阀依据控制原理可以分为压差补偿型与流量反馈型,虽然能在一定程度上维持流量稳定,但依旧存在控制精度低、通流能力小等问题。近年来,已通过数字流量补偿器对比例流量阀进行控制,提高了其控制精度与等流量特性,但当系统存在瞬时负载干扰,输出流量会出现较大的超调现象,严重影响比例流量阀的动态性能。本文提出基于数字补偿器的二级插装式比例流量阀,以Valvistor阀作为研究对象,进行分析研究。论文首先对Valvistor阀工作原理进行分析,建立其静、动态数学模型,为设计数字补偿器提供了理论基础,在AMESim中建立Valvistor阀仿真模型,分析其静、动态特性,并搭建比例流量阀的测试实验平台以验证仿真模型的正确性。随后建立数字补偿器模型,设计了基于位置反馈的电闭环PID控制策略与基于前馈压差控制+广义预测控制的复合控制策略两种控制策略的数字补偿器。其中电闭环PID采用增量式PID控制方法,减小实际输出与期望值之间的偏差;复合控制算法首先针对负载扰动引起流量阀性能下降的问题设计了压差前馈控制器,通过对扰动量的补偿减小阀芯冲击;然后依据广义预测控制原理设计流量跟踪控制器,提高阀芯动态响应。应用AMESim与MATLAB/Simulink建立联合仿真模型,对基于数字补偿器的比例流量阀进行静、动态特性分析,得到数字补偿器的最优控制策略。研究结果表明:在AMESim软件中搭建的Valvistor阀仿真模型具有更高的模型精度,且易于实现联合仿真。通过仿真结果对比分析,两种控制策略下的比例流量阀均具有较好的等流量特性与静态特性,输出流量基本不受主阀压差影响。动态特性中,输入信号阶跃时,两种控制策略的控制性能相同,比例流量阀具有良好的动态响应。负载压力阶跃与入口压力阶跃时,由于电闭环PID控制性能的局限性,不能有效的改善超调现象,因此通过压差前馈+广义预测控制器对压力阶跃引阀芯冲击进行了前馈预处理,经广义预测控制减小了系统的调整时间,增加了系统的鲁棒性,在负载阶跃时起到最佳的控制效果。因此在负载阶跃时,基于压差前馈+广义预测控制的复合控制策略控制下的比例流量阀具有最佳的控制性能,响应速度快、输出流量超调小、抗负载干扰能力强,具有较高的静、动态特性。