机电液一体化系统正朝着绿色化、数字化、智能化方向发展,数字液压技术具有流量离散化、信号数字化以及控制智能化等特征,是现代流体传动技术研究前言和热点。高速开关阀是高响应的二位二通数字阀,由多个高速开关阀并联组成的并联数字阀及其系统通过数字信号主动控制离散流量,具备可靠性高、容错性好及抗污染能力强等优点。然而,大量数字元件使其开关组合呈指数剧增,不仅加重计算负担影响控制实时性,而且状态切换时面临多离散变量间协同控制困难的问题。另外,由于高速开关阀切换控制特性,长时间运行下一旦故障会导致系统性能降级。因此,为构建一种简单、实用、性能优良且可靠的并联数字阀及其系统,本文从并联数字阀的基本特性定义、编码构型变换及其控制、并联数字阀控制系统控制策略与自适应主动容错控制几方面展开研究,为优化控制、减少计算与提升运行可靠性提供理论支撑方法,具有重要的学术理论价值。主要包括以下研究工作:（1）并联数字阀基本特性定义与分析。首先介绍高速开关阀的组成结构及工作原理,分析了其不同压差、流量、占空比、频率下的静态特性及不同压差下的启闭动态特性。在此基础上,分析并联数字阀编码开关控制、PWM控制及其复合控制方式下的切换特性,完善并联数字阀的压差流量特性、流量输出特性、内泄特性、阶跃响应及频率响应等动静态特性的定义,并以5-bit等编码并联数字阀为例对其动静态特性进行测试与分析,为后续并联数字阀及其系统控制与仿真分析提供基础。（2）并联数字阀及其控制系统机理建模与控制策略研究。基于高速开关阀的测试数据拟合其静态流量方程,并建立不同控制方式下并联数字阀流量计算模型。提出等编码并联数字阀构型变换方法,通过不同数量高速开关阀组合控制减少编码位数来缩小开关组合搜索空间并减小计算量,设计了编码开关控制、平均PWM与分段PWM控制及编码开关与PWM复合控制方法,提出流量误差、计算量及切换次数等指标,试验对比分析不同控制方式下编码构型变换的并联数字阀流量输出控制效果。然后,给出复合控制下等编码并联数字阀等效阀芯位移的表征,建立四通并联数字阀组控制系统数学模型和仿真模型,提出了基于等效阀芯与速度前馈的负载口独立控制策略、基于Randperm随机函数的均匀切换控制策略及切换分散度指标,通过仿真分析验证基于等效阀芯控制策略的控制效果与各阀切换均匀性。（3）并联数字阀及其系统自适应主动容错补偿控制。分析高速开关阀的典型故障及其机理,建立其故障下的流量模型及并联数字阀的故障流量计算模型,提出针对各类故障的自适应信号重构容错机制,实现剩余功能重组以改善并联数字阀故障时性能降级。基于上述等效阀芯的控制策略,建立Seesaw等编码并联数字阀控制系统仿真模型,分析不同工况下泵侧与油箱侧并联数字阀发生故障对系统性能的影响规律,利用并联数字阀组协同控制的交叉错流实现容错补偿,设计基于故障与工况分段容错切换监督控制,并建立相应容错流量方程与仿真模型,验证并联数字阀容错机制、并联数字阀组协同控制及其复合容错控制下的自适应主动容错补偿控制,不同程度地改善故障下系统性能降级影响,对长时间保障系统运行具有重要的实际意义和理论价值。（4）并联数字阀控缸系统控制与容错试验验证。基于前面章节的理论研究和仿真分析,搭建复合控制下等编码并联数字阀控缸系统试验台,首先介绍试验台原理组成和数据采集与控制系统,开展基于等效阀芯与速度前馈的负载口独立控制策略、基于Randperm随机函数的均匀切换控制策略的试验,验证其控制效果与均匀切换程度。在此基础上,针对最常见的Ⅰ类典型故障,开展对并联数字阀及其系统的自适应信号重构容错机制、并联数字阀组协同控制及其复合容错控制的自适应主动容错补偿控制试验,验证其对故障的容错效果。