液控阀芯旋转式高速换向激振器主要应用于地震模拟、疲劳实验等需要精准振动的场合,其关键元件是液控阀芯旋转式高速换向阀,阀芯转速是影响激振器输出波形准确的关键因素,如何得到稳定可靠的阀芯转速成为关键技术难题。本文从两方面对阀芯转速展开研究,第一,研究阀芯转速的影响因素并探究其影响规律;第二,利用系统辨识得到比例调速阀控马达系统数学模型,设计PID控制器减小阀芯转速振荡,提高系统稳定性。在国家自然科学基金“阀芯旋转式高速换向液控理论与技术”(51675472)的资助下,对液控阀芯旋转式高速换向激振器展开研究,通过分析液控阀芯旋转式高速换向激振系统工作原理搭建AMESim仿真模型,研究相关参数对液控阀芯旋转式高速换向阀阀芯转速的影响;利用系统辨识,建立比例调速阀控马达系统数学模型,设计以阀芯转速稳定为目标的PID控制器;通过搭建模型样机实验台进行相关实验,验证理论研究的正确性。本文主要研究工作如下:第一章,介绍电液激振器的应用场合、工作原理及优缺点。调研国内外高频伺服阀及液压转阀的研究现状,总结它们目前研究的进展及成果。分析目前市场需求及已有研究的不足,提出液控阀芯旋转式高速换向阀研究的目的及意义,最后阐述本文的主要研究内容及解决方案。第二章,介绍液控阀芯旋转式高速换向阀的结构及液控阀芯旋转式高速换向激振器工作原理。建立不同形状阀口过流面积的数学模型并分析阀口面积特征,为搭建液控阀芯旋转式高速换向阀AMESim仿真模型提供理论依据。第三章,介绍液控阀芯旋转式高速换向激振系统原理、建立液控阀芯旋转式高速换向激振系统数学模型、搭建液控阀芯旋转式高速换向激振系统AMESim仿真模型,分析影响阀芯转速的因素(供油压力、阀芯转动惯量、液动力矩、外部负载、阀口轴向长度、阀口数量)并探究其影响规律。第四章,设计系统辨识实验,对比例调速阀控马达系统进行辨识并得到较优的传递函数。针对比例调速阀控马达系统单位阶跃响应时存在稳态误差、超调量过大、转速不稳定现象,设计PID控制器进行阀芯转速控制并进行仿真分析。第五章,搭建液控阀芯旋转式高速换向激振系统模型样机实验台,结合Simulink中搭建的开环状态下液控阀芯旋转式高速换向激振系统模型进行数据采集,实验验证AMESim仿真模型的准确性。在开环实验基础上,搭建PID控制器Simulink模型进行实验,对比PID控制器仿真结果,验证搭建的PID控制器的有效性。第六章,对本论文的主要工作进行了总结,并对今后的研究方向进行展望。