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压泵和液压马达可以达到97%以上的效率，但是在负载端的利用效率却不高，大量的能量以节流或者溢流的方式消耗掉。在挖机系统中，甚至80%的能量耗散是在液压系统中。残酷的市场竞争与现实需求表明，液压传动如果想要生存下去，必须开发与推广更高效、更低成本的液压元件与液压系统。因此，在工业与研究领域，科研人员提出电液流量匹配系统、负载口独立控制系统、二次调节系统、混合动力系统、液压变压器和新型的液压泵与液压阀等新研究方向。  作为液压系统中 重要的控制元件，液压阀负责实现整个系统的控制功能，是 敏感的元件，往往也是 贵的液压元件 。数值计算仿真、动态响应分析、线性或非线性建模等技术的应用使得液压阀的设计方法与制造技术获得很大进步。数字阀的出现是液压阀技术发展的 典型代表，其极大的提高了控制的灵活性，直接与计算机接口，无需D/A转换元件，机械加工相对容易，成本低、功耗小，且对油液不敏感。  目前，对于数字液压的定义国内外比较主流的观点有如下几种。坦佩雷理工大学(Tampere University of Technology)的Matti Linjiama多年致力于数字液压元件的研究，他认为“Digital fluid power means hydraulic and pneumatic systems having discrete valued component(s)actively controlling system output”。国内学者从上世纪80年代 研究数字液压元件和系统，一些研究人员认为，数字液压技术是将液压终端执行元件直接数字化，通过接受数字控制器发出的脉冲信号和计算机发出的脉冲信号，实现可靠工作的液压技术，将控制还回给电，而数字化的功率放大留给液压。从以上的主流观点可以将数字阀归结为狭义的数字阀(坦佩雷理工大学的观点)与广义的数字阀。据此，液压元件具有流量离散化(Fluid flow discretization)或控制信号离散化(Control signal discretization)特征的液压元件，称为数字液压元件(Digital hydraulic component)，具有数字液压元件特征的液压系统称为数字液压系统(Digital hydraulic system)。  1 数字液压阀研究现状与发展  如图1所示为现有数字阀产品及分类。从现有的液压阀元件来看，狭义的数字阀特指由数字信号控制的开关阀及由开关集成的阀岛元件。广义的数字阀则包含由数字信号或者数字先导控制的具有参数反馈和参数控制功能的液压阀。    图1 数字液压阀分类Fig.1 Digital hydraulic valves  从数字液压阀的发展历程可以将数字阀的研究分为两个方向：增量式数字阀与高速开关式数字阀。增量式数字阀将步进电机与液压阀相结合，脉冲信号通过驱动器使步进电机动作，步进电机输出与脉冲数成正比的步距角，再转换成液压阀阀芯的位移。上世纪末是增量式数字阀发展的黄金时期，以日本东京计器公司生产的数字调速阀为代表，国内外很多科研机构与工业界都相继推出了增量式数字阀产品。然而，受制于步进电机低频、失步的局限性，增量式数字阀并非目前研究的热点。  高速开关式数字阀一直在全开或者全闭的工作状态下，因此压力损失较小、能耗低、对油液污染不敏感。相对于传统伺服比例阀，高速开关阀能直接将ON/OFF数字信号转化成流量信号，使得数字信号直接与液压系统结合。近些年来，高速开关式数字阀一直是行业研究热点，主要集中在电-机械执行器、高速开关阀阀体结构优化及创新、高速开关阀并联阀岛以及高速开关阀新应用等方面。  1.1 高速开关电-机械执行器的发展  上世纪中期 ，对于高速开关电磁铁的研究就一直是高速开关阀研究的重点。英国LUCAS公司，美国福特公司，日本Diesel Kiki公司，加拿大多伦多大学等对传统E型电磁铁进行改进，提高了电磁力与响应速度。浙江大学研发了一种并联电磁铁线圈提高电磁力。试验显示电磁铁的开关转换时间与延迟都得到了明显的缩短。芬兰Aalto工程大学(Aalto University School of Engineering)研究了5种软磁材料用于电磁铁线圈的效果以及不同的匝数及尺寸对驱动力的影响。奥地利林茨大学(Johannes Kepler University Linz)对因加工误差、摩擦力和装配倾斜造成的电磁铁性能差异进行了详细的分析。  超磁滞伸缩材料与压电晶体材料的应用为高速开关阀的研发提供了新的思路。瑞典用超磁致伸缩材料开发了一款高速燃料喷射阀。通过控制驱动线圈的电流，使超磁滞伸缩棒产生伸缩位移，直接驱动使阀口开启或关闭，达到控制燃料液体流动的目

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