2D数字伺服阀在结构上应用伺服螺旋机构集导控级与主阀芯于单一阀芯上,具有结构简单、响应速度快和抗污染能力强等优点。电—机械转换器作为2D数字伺服阀的核心部件,它的性能在很大程度上决定了2D数字伺服阀的性能。因此对2D数字伺服阀电—机械转换器的研究对2D数字伺服阀性能的提升具有很重要的意义。本文以6通径2D数字伺服阀及其控制器为研究对象。两相混合式步进电机作为2D数字伺服阀的电—机械转换器,具有固有频率高、可直接数字控制等优点,但存在着步距角分辨率低和容易失步等缺点,为了解决步进电机存在的问题,实现电机转子在任意位置无失步的快速定位,本文在电流同步控制的基础上提出了位置电流双闭环控制思想。TMS320F28335具有计算速度快,内存容量大,可以进行浮点运算等优点,适用于应用复杂控制规律的场合;DRV8432全桥驱动芯片具有驱动能力强、封装小等优点,非常适合电机控制应用,因此本文以TMS320F28335为主控芯片和DRV8432为电机驱动芯片,进行控制器的设计,提高控制器的控制性能,使其具有体积小、集成度高和可靠性好等优点,提升电—机械转换器和2D数字伺服阀的动静态特性。具体的研究内容和成果如下:1.研究2D数字伺服阀阀体的结构和工作原理,并通过数学分析建立2D数字伺服阀的数学模型。借助MATLAB对建立的数学模型进行仿真分析,得到阀体的动静态特性以及结构参数对其性能的影响。2.研究2D数字伺服阀的电—机械转换器(步进电机)的分类和工作原理,通过数学分析建立两相混合式步进电机的数学模型。分析了细分控制的优缺点,提出了电流同步控制思想,并在电流同步控制的基础上进一步提出位置电流双闭环控制,实现电机转子无失步的快速位置定位,且兼具响应速度快和控制精度高的优点。在Simulink中建立电—机械转换器的仿真模型并仿真分析,得到其频宽为435Hz,阶跃响应时间为3.2ms。3.以主控芯片TMS320F28335、全桥驱动芯片DRV8432、ACS712电流传感器为主要芯片,进行2D数字伺服阀控制器的硬件设计,提高控制器的控制性能,使其具有体积小、集成度高和可靠性好等优点;在CCS环境下,对主程序以及主要中断子程序软件编程,完成2D数字伺服阀控制器的设计。搭建电—机械转换器的实验平台,经实验验证,电—机械转换器的滞环为2.5%,非线性度为1.6%,频宽为250Hz,上升时间为5.3ms,静动态特性良好。4.搭建2D数字伺服阀的实验平台,经实验验证,2D数字伺服阀的空载流量特性中滞环为4.96%,非线性度为3.37%,最大零位泄漏量为4.8L/min,频宽为180Hz,上升时间为6.5ms,具有较好的静动态特性。