液压缸作为执行元件在液压系统中经常应用，它是将液压能转换成机械能的一种能量转换装置。为了解决重型高精度液压缸活塞体惯性大、动态响应差的问题，本文设计了一种新型的、具有特殊用途的液压缸——空心液压缸。在其特有的中空内缸筒空间中可安装特种机械构件，并允许钢缆、电缆、轴类等穿过，这样空心液压缸就可方便地应用在重型装备起升、桥梁吊装等设备中，使其完成同步顶升、张拉、行走等功能。然而通过检索相关文献，发现国内对空心液压缸在液压同步系统中的应用研究尚少，因此本文在设计了空心液压缸的基础上，进一步研究了空心液压缸双缸同步系统。首先，介绍了课题研究背景及意义，论述了液压缸、空心液压缸、液压同步控制系统及空心液压缸同步系统的应用和研究现状，说明了本文所要研究课题的来源及主要工作内容。分析了空心液压缸结构特点，给出了双作用空心液压缸的关键零部件的设计计算过程，建立了其三维特征模型，先对单作用空心液压缸作了静强度分析，紧接着将设计的双作用空心液压缸与实心液压缸在均载与偏载情况下作了承载性能对比分析，结果表明空心液压缸的承载性能优于实心液压缸。其次，研究分析了常用的液压同步回路、同步控制方式和控制策略，设计了空心液压缸双缸同步回路，构思了空心液压缸双缸同步实验台机械、电气、液压等部分相应的设计要求以及关键零部件的选用原则。通过列写电液比例方向阀、空心液压缸以及反馈元件的数学方程，建立了空心液压缸双缸同步系统传递函数方框图，得出了每个通道的闭环与开环传递函数，为仿真分析提供了理论依据。最后，分析了遗传算法和经典PID控制算法的原理，并结合两者的优势，创新性的应用在空心液压缸双缸同步系统中，设计了基于IGA-PID同步控制器，建立了双缸同步系统的仿真模型，进行了仿真实验分析，结果表明空心液压缸双缸同步系统动态响应好，同步精度高。总结了本文的相关工作内容，提出了进一步要研究的内容，并对空心液压缸双缸同步系统的研究和应用进行了展望。