电静液作动器在未来功率电传的飞控系统中具有广泛的应用前景,智能材料的出现为电静液作动器的集成化、高频响提供了一种新的思路,但是为了进一步提升作动器的输出流量以及带载能力,本文提出了一种基于压电叠堆驱动双泵集成式电静液作动器,并进行原理分析、结构设计、样机加工、建模仿真、实验研究。首先,以高频响、大输出力、大位移为目标,设计一种模块化的多压电叠堆执行器用于驱动电静液作动器,能够实现轴向、径向双压电叠堆驱动或轴径向四压电叠堆复合驱动。采用非对称率相关的Bouc-Wen迟滞模型来描述压电叠堆的迟滞力,借助最小二乘法辨识迟滞模型中的参数。基于执行器的动力学模型和迟滞力模型,在MATLAB/Simulink中建立双压电叠堆执行器的仿真模型,1～600Hz下的仿真与实验结果能够很好的吻合,不仅如此,所设计的模块化的双压电叠堆执行器,在600Hz下位移仅衰减6%,相比于两个压电叠堆单独驱动输出位移之和,几乎没有衰减。可以预测轴径向四压电叠堆复合驱动在600Hz下可以输出0.1mm以上的位移。然后,以双泵协同工作来进一步改善作动器输出性能。通过双泵工作模式的分析,最终采用双泵串联异步驱动和双泵并联异步驱动。对作动器中整流阀片进行声学模态分析,得到其一阶谐振频率随系统压力的变化,从阀片双向流固耦合分析中得到不同压差下的阀口流速及阀片变形,为后续的阀片的数学建模奠定基础。对集成式泵腔进行设计,将泵腔高度控制在0.6mm左右。针对双泵串联和双泵并联的工作模式,设计相应功能的集成块,并对工作原理进行分析。其次,基于双泵串联和并联的工作原理建立数学模型并在MATLAB/Simulink分别建立仿真模型,对作动器的输出性能进行仿真分析。双泵串联驱动在低频下的位移呈“步进式”,随频率增加,回流现象改善,“步进式”位移变得更加连续,作动器最大空载流量约1.9L/min,负载对其输出流量影响较小。双泵并联驱动时,单个周期中存在两次步进位移,随频率增加,输出位移近似线性,作动器最大空载流量约3L/min,负载对其输出流量影响相对较大。最后,加工实验样机并进行性能测试。空载双泵串联驱动在440Hz时输出峰值流量1.7L/min,负载从2kg增加至20kg,作动器峰值输出流量从1.54L/min降至1.2L/min,仅降22%;空载双泵并联驱动在460Hz时输出峰值流量2.76L/min,负载从2kg增加至20kg,作动器峰值输出流量从2.6L/min降至0.65L/min,几乎近阻断流量输出。双泵串联和并联驱动输出流量对比表明:双泵串联驱动适用“低速重载”,双泵并联驱动适用“高速轻载”。双泵作动器的空载及带载流量特性的仿真和实验结果能够较好的吻合,说明所建立的作动器的数学模型的有效性。本文创新点:以作动器的大流量、高负载为核心,提出了一种压电叠堆驱动的双泵集成式电静液作动器。为此,设计了一种模块化的多压电叠堆执行器实现高频响、大输出力、大位移的驱动,通过双泵并联驱动来提升作动器输出流量,双泵串联驱动来提升作动器带载能力。