数字阀是一种电液控制元件,由于其具有响应速度快,抗污染能力强,直接数字控制,且重复精度高等优点而得到广泛的应用。电-机械转换器作为数字阀的控制器,其性能的优劣直接决定数字阀性能的好坏。步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位置信号的执行元件,可以作为电-机械转换器直接控制数字阀。因此,实验选用低惯量、高频响的永磁盘式步进电机作为电-机械转换器,通过控制方法的分析和改进提高电-机械转换器的响应频率。本文以永磁盘式步进为研究对象,分析其结构和原理,建立数学模型并提出电流和位置补偿校正控制方案;设计了基于DSP的专用控制器,采用电流和位置双闭环对其进行实验研究。实验结果表明电流和位置补偿校正能很好地改善电-机械转换器的动态特性,校正环节作用后,系统频响提高了60%,阶跃响应实验表示上升时间最快为2.1ms,对应相位滞后-90°的最大频宽为275Hz。具体研究内容如下:第一章,论述了数字阀、电-机械转换器以及永磁盘式步进电机的国内外发展和研究现状,阐述本论文的研究目的及意义。第二章,选用永磁盘式步进电机为研究对象,该电机具有极低的转动惯量,能产生优异的动态特性。详细介绍了永磁盘式步进电机的结构和原理,并对其进行了数学建模,得出两相步进电机的电压方程,力矩方程和动力学方程。第三章,设计基于DSP低惯量电-机械转换器控制器,介绍了硬件系统和软件系统,对各个模块进行说明;阐述了电流控制信号的产生及位置闭环等方法的实现。第四章,介绍电流和位置补偿校正环节,分析补偿环节的原理,理论和实验结果表明补偿环节作用后电机械转换器的频响有了很大的提高。第五章,搭建低惯量电-机械转换器实验平台,对其动态特性进行实验研究。控制器具有良好的阶跃响应特性,上升时间最快可达2.1ms;频宽最大可达275Hz,比补偿环节作用之前提高了66%。第六章,概括总结本论文的主要研究工作和成果,展望今后需进一步研究的工作和方向。