液压阀控系统凭借其控制性能好,响应快和操控简单等方面的优势,广泛应用于液压行业各领域。然而由于传统大功率多执行器液压阀控系统通常采用恒定压力源,导致系统输出功率和多个负载需求严重不匹配,造成巨大的能量损失,从而导致系统传动效率低下。面对能源危机和绿色制造技术的要求,节能、高效成为液压传动系统发展的主旋律之一。针对大功率阀控液压系统效率低下这一问题,本文提出一种能够实现多级压力输出特性且具有能量回收、利用和调控能力的新型多级压力源切换控制系统,使其不仅能够实时地匹配变负载和多种工况,而且能够对能量进行动态调控,使系统达到高效节能的目的。本文针对多级压力源切换控制系统特性及控制策略,重点开展以下研究工作:(1)多级压力源切换控制系统建模及仿真研究。给出多级压力源切换控制系统组成、基本工作原理及压力切换控制策略,提出基于误差判断的压力切换负载匹配控制方法;建立系统数学模型及传递函数,列写系统状态空间方程;对多级压力源切换控制系统的节能效果进行理论推导,分析系统能耗特性并确定了系统中间压力等级的取值大小;最后通过与传统单级压力源系统的仿真对比,分析了多级压力源切换控制系统的控制和能耗特性,仿真结果表明多级压力源切换控制系统能够有效改善系统供给压力与负载所需压力的匹配状态,从而提高了系统能量传递效率;同时指出系统存在问题,为后续研究工作的展开奠定基础。(2)多级压力源切换控制系统参数灵敏度分析。基于多级压力源切换控制系统的状态空间方程,推导时变参数的灵敏度方程表达式,将阶跃位移指令作为多级压力源切换控制系统的给定位移信号,求解多级压力源切换控制系统位置控制特性对各参数的灵敏度函数;通过定义灵敏度衡量指标求取其灵敏度变化柱形图,定量分析不同工况下多级压力源切换控制系统的参数灵敏度变化规律。(3)多级压力源切换控制系统冲击抑制方法。基于系统的数学模型及状态空间方程,分析了系统冲击产生的原因,从减小扰动量对系统的影响的角度,提出了基于前馈压力补偿的冲击抑制方法,推导出相应的补偿环节数学模型;从提高系统自身的抗干扰能力角度,进一步提出了基于模糊PID的前馈压力补偿冲击抑制复合控制方法;针对所提出的上述两种方法进行仿真验证,证明了以上两种方法的有效性。(4)多级压力源切换压力调控系统控制研究。针对多级压力源切换控制系统中压力等级支路的能量聚集引起的压力升高过大,导致系统控制特性变差这一问题,提出了多级压力源切换压力调控系统用以调控系统中各个压力等级支路的压力。介绍了多级压力源切换压力调控系统的组成和工作原理,分析了系统压力等级支路压力状态,提出了压力调控单元使用规则及参数匹配方法;进而采用机理建模方法建立压力调控系统组成部件及系统整体的数学模型。最后对多级压力源切换压力调控系统的控制特性进行仿真验证,有效改善了系统的动静态特性。(5)多级压力源切换控制系统试验研究。搭建多级压力源切换控制系统试验平台,验证所提出的多级压力源切换控制系统、参数灵敏度分析方法、基于前馈压力补偿的冲击抑制方法、基于模糊PID的前馈压力补偿冲击抑制复合控制方法以及多级压力源切换压力调控系统的有效性。