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作為液壓系統中最重要的控制元件，液壓閥負責實現整個系統的控制功能，是最敏感的元件，往往也是最貴的液壓元件 。數值計算仿真、動態響應分析、線性或非線性建模等技術的應用使得液壓閥的設計方法與制造技術獲得很大進步。數字閥的出現是液壓閥技術發展的最典型代表，其極大的提高了控制的靈活性，直接與計算機接口，無需D/A轉換元件，機械加工相對容易，成本低、功耗小，且對油液不敏感。
目前，對于數字液壓的定義國內外比較主流的觀點有如下幾種。坦佩雷理工大學(Tampere University of Technology)的Matti Linjiama多年致力于數字液壓元件的研究，他認為“Digital fluid power means hydraulic and pneumatic systems having discrete valued component(s)actively controlling system output”。國內學者從上世紀80年代開始研究數字液壓元件和系統，一些研究人員認為，數字液壓技術是將液壓終端執行元件直接數字化，通過接受數字控制器發出的脈沖信號和計算機發出的脈沖信號，實現可靠工作的液壓技術，將控制還回給電，而數字化的功率放大留給液壓。從以上的主流觀點可以將數字閥歸結為狹義的數字閥(坦佩雷理工大學的觀點)與廣義的數字閥。據此，液壓元件具有流量離散化(Fluid flow discretization)或控制信號離散化(Control signal discretization)特征的液壓元件，稱為數字液壓元件(Digital hydraulic component)，具有數字液壓元件特征的液壓系統稱為數字液壓系統(Digital hydraulic system)。
1 數字液壓閥研究現狀與發展
如圖1所示為現有數字閥產品及分類。從現有的液壓閥元件來看，狹義的數字閥特指由數字信號控制的開關閥及由開關集成的閥島元件。廣義的數字閥則包含由數字信號或者數字先導控制的具有參數反饋和參數控制功能的液壓閥。
圖1 數字液壓閥分類Fig.1 Digital hydraulic valves
從數字液壓閥的發展歷程可以將數字閥的研究分為兩個方向：增量式數字閥與高速開關式數字閥。增量式數字閥將步進電機與液壓閥相結合，脈沖信號通過驅動器使步進電機動作，步進電機輸出與脈沖數成正比的步距角，再轉換成液壓閥閥芯的位移。上世紀末是增量式數字閥發展的黃金時期，以日本東京計器公司生產的數字調速閥為代表，國內外很多科研機構與工業界都相繼推出了增量式數字閥產品。然而，受制于步進電機低頻、失步的局限性，增量式數字閥并非目前研究的熱點。
高速開關式數字閥一直在全開或者全閉的工作狀態下，因此壓力損失較小、能耗低、對油液污染不敏感。相對于傳統伺服比例閥，高速開關閥能直接將ON/OFF數字信號轉化成流量信號，使得數字信號直接與液壓系統結合。近些年來，高速開關式數字閥一直是行業研究熱點，主要集中在電-機械執行器、高速開關閥閥體結構優化及創新、高速開關閥并聯閥島以及高速開關閥新應用等方面。
1.1 高速開關電-機械執行器的發展
上世紀中期開始，對于高速開關電磁鐵的研究就一直是高速開關閥研究的重點。英國LUCAS公司，美國福特公司，日本Diesel Kiki公司，加拿大多倫多大學等對傳統E型電磁鐵進行改進，提高了電磁力與響應速度。浙江大學研發了一種并聯電磁鐵線圈提高電磁力。試驗顯示電磁鐵的開關轉換時間與延遲都得到了明顯的縮短。芬蘭Aalto工程大學(Aalto University School of Engineering)研究了5種軟磁材料用于電磁鐵線圈的效果以及不同的匝數及尺寸對驅動力的影響。奧地利林茨大學(Johannes Kepler University Linz)對因加工誤差、摩擦力和裝配傾斜造成的電磁鐵性能差異進行了詳細的分析。
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將液體壓縮后另一個單向閥被打開，
被吸入缸內的液體被排出。
這種工作方式連續運動后就形成了連續供油 。
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