非對稱式電液作動器研究進展

鄭敬坤，廖健，陳宗斌，王迎春

(1.海軍工程大學(xué) 振動與噪聲研究所，湖北 武漢 430033；2.船舶振動噪聲重點實驗室，湖北 武漢 430033)

0 引 言

電液控制系統(tǒng)有泵控系統(tǒng)和閥控系統(tǒng)，閥控系統(tǒng)的優(yōu)點在于響應(yīng)快、精度高，但也存在著節(jié)流損失大、系統(tǒng)效率低等缺點，還存在系統(tǒng)發(fā)熱嚴(yán)重的問題；然而閥控系統(tǒng)多為開式回路，油液使用量大，需要附加油箱以及冷卻裝置，進一步增大了系統(tǒng)體積和成本。而泵控系統(tǒng)取消了流量控制閥，直接通過控制液壓泵的排量和旋轉(zhuǎn)方向來控制液壓缸運動的速度和方向，消除了節(jié)流損失，具有效率高、故障率低等優(yōu)點。

目前，由于安裝空間和輸出力，至少約80%的電液系統(tǒng)使用的是非對稱式電液作動器。非對稱液壓缸的兩腔有效作用面積不同導(dǎo)致兩腔進出口流量不對等，是非對稱式電液作動器必須解決的問題。

1 非對稱式電液作動器四象限工況分析

由于非對稱液壓缸結(jié)構(gòu)的不對稱導(dǎo)致其正常工作時左右兩腔所需的流量不同，如圖1 所示，差動流量滿足：

圖1 不對稱流量補償Fig.1 Asymmetric flow compensation

其中：A為無桿腔的活塞面積；為液壓缸軸向伸出速度；α為兩腔的活塞有效作用面積之比，一般取0.5 ≤α ≤0.75。

典型的非對稱式電液作動器構(gòu)型如圖2 所示。伺服電機帶動液壓泵旋轉(zhuǎn)輸出高壓油，高壓油進入液壓執(zhí)行機構(gòu)，并驅(qū)動其運動，蓄能器通過2 個液控單向閥實現(xiàn)對回路不對稱流量的補償以及泵泄漏損失的補償，避免吸空或超壓。

圖2 典型非對稱式電液作動器架構(gòu)Fig.2 Typical asymmetric electro-hydraulic actuator architecture

液壓缸伸出的方向定義為速度的正方向，將阻礙液壓缸伸出的力方向作為正方向，根據(jù)外界負載力和速度的方向，可將作動器的工況分為4 種，在F-平面內(nèi)畫出不同工況時系統(tǒng)內(nèi)的油路流向如圖3 所示。

圖3 四象限工況油路流向Fig.3 Oil flow direction under four-quadrant working condition

在第一象限，負載力做負功，無桿腔為高壓可控腔，需求流量大，蓄能器通過液控單向閥3向系統(tǒng)補償不對稱流量，此時為泵模式。在第二象限，負載力做正功，有桿腔為高壓可控腔，蓄能器通過液控單向閥3向系統(tǒng)補償不對稱流量，此時為馬達模式。在第三象限，負載力做負功，有桿腔為高壓可控腔，液控單向閥3在有桿腔高壓油的作用下打開，系統(tǒng)向蓄能器充油，此時工作模式為泵模式。在第四象限，負載力做正功，無桿腔為高壓可控腔，液控單向閥3在有桿腔高壓油的作用下打開，系統(tǒng)向蓄能器充油，此時為工作模式為馬達模式。

分析可知，蓄能器通過液控單向閥連接到系統(tǒng)的低壓側(cè)。當(dāng)作用在非對稱缸上的負載力改變方向時，液壓缸的高壓可控腔發(fā)生改變，蓄能器與主油路的連接也會發(fā)生相應(yīng)改變。由于非對稱缸兩側(cè)的有效作用面積不同，當(dāng)系統(tǒng)流量一定時，非對稱缸伸出和縮回的速度不同，速度的改變量取決于面積比 α的大小，且只要負載的方向發(fā)生變化，液壓缸伸出或縮回的速度就會發(fā)生突變。

Ivantysynona指出當(dāng)系統(tǒng)處于高速且低負載工況時，系統(tǒng)會在泵模式和馬達模式之間產(chǎn)生極限循環(huán)，具體表現(xiàn)為發(fā)生壓力和速度振蕩，并在裝載機動臂上得到驗證，如圖4 所示。Imam理論分析了作動器發(fā)生速度和壓力振蕩的臨界區(qū)域如圖5 所示，不穩(wěn)定區(qū)域的形狀和位置受庫倫摩擦、粘滯摩擦、補償閥開啟壓力以及傳輸損失有關(guān)。不對稱流量補償回路是非對稱式電液作動器的重要部件配置，可靠性與穩(wěn)定性是作動器的重要性能指標(biāo)，特定情況下的壓力和速度振蕩嚴(yán)重影響作動器的性能，這制約著非對稱式電液作動器的推廣應(yīng)用。

圖4 壓力和速度振蕩Fig.4 Pressure and velocity oscillations

圖5 不穩(wěn)定區(qū)域Fig.5 Critical region

2 作動器架構(gòu)研究

補償不對稱流量的方法主要分為兩類：泵補償和閥補償。泵補償是使用多泵來根據(jù)需要提供匹配的流量流入或流出回路，閥補償是通過使用各類閥門將液壓缸端口連接到低壓油源或蓄能器的液壓回路。

2.1 閥補償

由于非對稱液壓缸的有效作用面積不同，若采用單個液壓泵來驅(qū)動非對稱式電液作動器工作，則系統(tǒng)就需要額外的補油回路來補償這種差異，以避免吸空或憋壓問題。因此在設(shè)計補油回路時，一個至關(guān)重要的因素就是要保證系統(tǒng)在每個操作象限內(nèi)都能夠保持其驅(qū)動剛度。

為了補償不對稱流量以及由此帶來的壓力與速度振蕩，許多研究提出了不同的閥門配置，這些配置通常使用低壓梭閥、液控單向閥以及方向控制閥等，這些補油回路可以看作是被動補償回路，閥門在先導(dǎo)壓力的作用下開啟或關(guān)閉，此類系統(tǒng)要比使用電磁閥的系統(tǒng)更加可靠。

以低壓梭閥為例，液壓缸的兩腔壓力作用在彈簧上，控制梭閥的開關(guān)。梭閥將液壓回路的低壓側(cè)連接到蓄能器，以補償不對稱流量。作動器工作在四象限工況下，梭閥的閥芯會不斷地切換位置。研究表明，當(dāng)梭閥閥芯處于中間位置時，系統(tǒng)會表現(xiàn)出壓力和速度振蕩的現(xiàn)象。為了緩解壓力振蕩，?alskan對梭閥的閥芯進行了設(shè)計，以允許微小受控的泄漏，目的是當(dāng)系統(tǒng)工作在臨界區(qū)域時抑制壓力振蕩。分析表明?alskan 的設(shè)計只能工作在低速低負載力下。

對于單泵系統(tǒng)，另一種常用的流量補償方法是使用2 個液控單向閥，其原理與梭閥相似，非對稱液壓缸兩腔的壓力控制2 個液控先導(dǎo)閥的開關(guān)。研究表明：雖然含有液控單向閥的作動器在較高的負載和速度時相對梭閥來說，性能更加優(yōu)良，但在低負載時也會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。作動器工作在四象限工況下，補油回路會不斷地開關(guān)2 個液控單向閥，在不斷切換的過程中存在著2 個液控單向閥同時開啟或關(guān)閉的時刻，此時作動器處于失控狀態(tài)。Wang 和Book。進一步研究了含有液控單向閥系統(tǒng)的模式切換問題。Wang 壓力平面內(nèi)定義了作動器正常工作的壓力區(qū)域如圖6 所示，橫軸為無桿腔壓力，縱軸為有桿腔壓力。在前面研究的基礎(chǔ)上，Wang 進一步分析了 Rahmfeld和 Ivantsynova 所提出的使用液控單向閥的作動器工作壓力區(qū)域如圖7 所示，并指出作動器發(fā)生振蕩的原因在于2 個液控單向閥在操作區(qū)域內(nèi)關(guān)閉，Ⅲ 區(qū)為不穩(wěn)定工作區(qū)域，該操作區(qū)域由蓄能器壓力和液控單向閥開啟壓力決定。在分析速度和壓力振蕩現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，Wang 出通過在一對流量控制閥上使用小流量的受控泄漏來實現(xiàn)穩(wěn)定性補償，流量控制閥的切換由非對稱缸的兩腔室壓力反饋的控制器決定。

圖6 作動器理想工作區(qū)域Fig.6 Ideal working area of the actuator

圖7 使用理想液控單向閥作動器工作區(qū)域Fig.7 Working area of the actuator with ideal liquid-controlled check valve

目前，閥補償所使用的液壓閥門多為液控單向閥和梭閥。含有節(jié)流閥的液壓系統(tǒng)也被用于解決模式切換導(dǎo)致的振蕩問題，這些系統(tǒng)使用限流節(jié)流閥、平衡閥等。研究表明這種方法能夠抑制模式振蕩，但因為這些系統(tǒng)采用的是基于節(jié)流閥的液壓回路，因此作動器的效率有所降低。限流節(jié)流閥的使用旨在結(jié)合梭閥和液控單向閥的優(yōu)點，在低負載時節(jié)流，在較高負載時完全打開，這與先導(dǎo)區(qū)尺寸、開啟壓力、彈簧剛度和尺寸有關(guān)，該閥需要精確設(shè)計才能實現(xiàn)其性能最優(yōu)。Jalayeri 和 Altare 利用平衡閥來補償不對稱流量，Jalayeri 使用的是開關(guān)球閥和平衡閥，而 Altare 使用的是平衡閥和稱之為雙壓閥的特殊梭閥，研究表明該系統(tǒng)的效率有所提高，但平衡閥屬于節(jié)流元件，在安靜性方面，該系統(tǒng)的節(jié)流噪聲較大，不適用于對安靜性有較高要求的領(lǐng)域，如艦艇的低噪聲操舵裝置領(lǐng)域。

Imam在理論分析非對稱電液作動器臨界區(qū)域的基礎(chǔ)上，分析比較了實驗評估、效率含有液控單向閥、限流節(jié)流閥、閉式梭閥以及開式梭閥的作動器性能；同時 Imam 利用2 個蓄能器和非對稱補償閥實現(xiàn)臨界區(qū)域向較低負載范圍移動，在一定程度上，能夠有效減小臨界區(qū)域的面積大小，抑制壓力和速度振蕩，實驗結(jié)果表明：臨界區(qū)域面積減小了 50%，速度振蕩的最大幅度減小了 30%。

2.2 泵補償

補償主泵上不對稱流量最簡單的解決方法就是在液壓回路中增加變量泵。1994 年，J.Lodewyks 提出使用液壓變壓器或2 個同軸驅(qū)動的比例泵的電路原理補償非對稱式電液作動器的不對稱流量，原理如圖8所示，這就要求液壓變壓器的流量比必須與非對稱液壓缸的面積比匹配。液壓變壓器由2 個機械連接的液壓單元組成，其中一個用作馬達，而另一個用作泵。權(quán)龍和 Caliskan將雙伺服電機和雙定排量泵的原理，獲得了與閥控系統(tǒng)相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>

圖8 液壓變壓器補償流量差Fig.8 Hydraulic transformer compensates for flow differences

姚靜等發(fā)明了一種基于雙向變量泵的非對稱缸液壓動力裝置，2 個雙向變量泵與電機同軸串聯(lián)，并分別與非對稱液壓缸的兩腔相連，通過控制電機的轉(zhuǎn)速，直接閉環(huán)控制液壓缸的運動。張樹忠等運用如圖9 所示的雙泵控非對稱缸原理，仿真分析對比四象限工況下單雙泵控非對稱液壓缸的控制性和效率，結(jié)果表明雙泵系統(tǒng)消除了四象限工況引起的速度波動，并且速度控制性能明顯優(yōu)于單泵系統(tǒng)，但系統(tǒng)效率略有降低，這是因為雙泵系統(tǒng)與單泵系統(tǒng)相比增加了一個泵所附加的泄漏和摩擦損失

圖9 雙泵控非對稱缸Fig.9 Double pump control asymmetric cylinder

一般來說，使用2 個泵驅(qū)動非對稱液壓缸必須要滿足2 個液壓泵的流量比與非對稱液壓缸的活塞面積比相匹配，但在實際應(yīng)用中，存在液壓系統(tǒng)的泄漏、以及液壓元器件的制作誤差等因素的影響，使得難以在全工況下實現(xiàn)流量比與非對稱液壓缸面積比的理想匹配。另一方面，雙泵控非對稱液壓缸，每一個液壓缸均需要2 臺液壓泵驅(qū)動，導(dǎo)致非對稱式電液作動器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴，同時需要高度維護。

2.3 新型元件設(shè)計

2.3.1 非對稱泵設(shè)計研究

無論是泵補償還是閥補償，通常都需要輔助閥和泵，一定程度上導(dǎo)致作動器系統(tǒng)更加復(fù)雜龐大、成本更加昂貴。非對稱軸向柱塞泵研究與開發(fā)的難點在于其配流盤的設(shè)計。針對上述問題，Huang等依據(jù)非對稱閥控非對稱液壓缸的思想，提出一種可用于平衡非對稱液壓缸不對稱流量的非對稱軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)原理如圖10 所示，并研制了原理樣機，對泵的動靜態(tài)特性進行了試驗測試，測試結(jié)果表明該非對稱柱塞泵可直接實現(xiàn)非對稱液壓缸的控制。非對稱柱塞泵的配流口為三油口結(jié)構(gòu)，故又稱為三油口泵，其3 個端口的流量比設(shè)計為1 :α:1-α，其中 α為非對稱液壓缸面積比，端口與無桿腔連接，端口與有桿腔連接，端口與蓄能器或油箱連接。對于不同活塞面積比的液壓缸，可以通過調(diào)節(jié)端口與端口的長度比實現(xiàn)不對稱流量的補償。

圖10 串聯(lián)型結(jié)構(gòu)的配流盤原理圖Fig.10 Schematic diagram of the flow distribution plate with tandem type structure

同時，Huang等也提出了配流盤為并聯(lián)型結(jié)構(gòu)的非對稱柱塞泵原理圖如圖11 所示，和，和分別是關(guān)于軸對稱的進/出油口，和端口距配流盤中心的半徑為，和端口距配流盤中心的半徑為，可以改變活塞直徑或配流盤與的比值來改變流量比，實現(xiàn)對不同面積比的非對稱液壓缸的不對稱流量的補償。在配流盤旋轉(zhuǎn)一周的周期中，柱塞泵吸入并排出2 次油，2 個卸油口的流量比設(shè)計為1-α:α。

圖11 并聯(lián)型結(jié)構(gòu)的配流盤原理圖Fig.11 Schematic diagram of the flow distribution plate with parallel type structure

非對稱柱塞泵目前只是應(yīng)用于仿真和測試控制液壓挖掘機的斗桿實驗中，在其他方面應(yīng)用較少，尚未得到廣泛應(yīng)用。馬艷斌等分析對比了單泵控系統(tǒng)和非對稱泵控系統(tǒng)對不對稱流量的補償特性以及四象限工況中的能效特性，指出非對稱泵控系統(tǒng)可以完全平衡不對稱流量，且能量利用率高，且在負載變化時，速度波動小。程冬宏等將非對稱泵應(yīng)用于負載敏感液壓挖掘機動臂回路中，仿真分析結(jié)果顯示采用非對稱泵控系統(tǒng)的液壓挖掘機，其動臂運行更平穩(wěn)，同時能耗降低36.9%。權(quán)龍等開展了對并聯(lián)型非對稱柱塞泵的特性理論分析及試驗研究，通過數(shù)字仿真確定了缸體和配流盤卸荷槽尺寸等泵的關(guān)鍵參數(shù)，試驗分析表明泵的噪聲隨轉(zhuǎn)速的降低，明顯減小，當(dāng)轉(zhuǎn)速從1 500 r/min 降低到500 r/min，噪聲值平均降低10 dB。前述非對稱柱塞泵多為定排量柱塞泵，葛磊等提出變轉(zhuǎn)速非對稱泵直驅(qū)液壓挖掘機斗桿，試驗表明與泵閥復(fù)合進出口獨立控制回路相比，采用非對稱泵控斗桿液壓缸，液壓缸伸出過程，能量消耗降低87.0%；斗桿液壓缸收回過程，能量消耗降低50.4%；在一個工作循環(huán)中，平均能量消耗降低了57.0%；顯著降低了斗桿液壓缸運行中的能耗，在負載力大小及方向發(fā)生變化時，非對稱泵控非對稱液壓缸速度不受影響。

另一種用來平衡非對稱液壓缸流量差的非對稱泵是非對稱齒輪泵。趙斌等設(shè)計了一種閉式泵控非對稱液壓缸靜動態(tài)流量實時匹配回路，用于實時匹配非對稱液壓缸的不對稱流量。該系統(tǒng)中補償不對稱流量的主要是非對稱齒輪泵，其實質(zhì)是由一個定量齒輪泵和一個變排量齒輪泵組成，通過變量齒輪泵排量的變化，可以匹配非對稱液壓缸的活塞面積比。焦宗夏等發(fā)明了非對稱液壓泵直接控制非對稱液壓缸進行加載的一體化作動器，具有高動態(tài)、靈活布置、能量利用率高等優(yōu)點，是解決現(xiàn)有的閥控液壓缸系統(tǒng)管路冗長、能量消耗大，是提高普通液壓缸控制非對稱液壓缸動態(tài)性能低等難點的很好途徑。前述2 種研究中非對稱齒輪泵的大排量輸出端均與非對稱液壓缸的無桿腔相連，小排量輸出端均與非對稱液壓缸的有桿腔相連，第三油口的工作狀態(tài)則與伺服電機的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)：當(dāng)伺服電機順時針旋轉(zhuǎn)時，第三油口從蓄能器吸油以補償液壓缸兩腔的流量差，控制液壓缸活塞桿伸出；當(dāng)伺服電機逆時針旋轉(zhuǎn)時，多余油液經(jīng)第三油口排入蓄能器，液壓缸活塞桿收回。

從根本上來看，非對稱柱塞泵驅(qū)動的作動器與2 個定排量泵同軸的作動器類似，但其在緊湊型與高效性等方面存在優(yōu)勢，這可能是由于單個泵驅(qū)動所產(chǎn)生的摩擦損失較小。使用一個非對稱齒輪泵即可定排量齒輪泵和變排量齒輪泵2 個獨立泵的功能，且具有四象限工作特性，但是在不同負載作用下，非對稱齒輪泵會出現(xiàn)泵工況、馬達工況、泵—馬達復(fù)合工況，存在較為頻繁的內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換，通過解決系統(tǒng)能量傳遞途徑及作用規(guī)律，實現(xiàn)系統(tǒng)動勢能自動轉(zhuǎn)換及高效利用。但是非對稱齒輪泵和非對稱柱塞泵都只適用于某一特定面積比的非對稱缸，受系統(tǒng)泄漏、油液壓縮、制造誤差等因素影響，非對稱泵2 個配流口的流量之比很難與非對稱液壓缸兩腔的流量比完美匹配，因此不能普遍應(yīng)用，同時也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要高度維護等缺點。

2.3.2 單出桿對稱式液壓缸研究

為了避免非對稱液壓缸的壓力和速度振蕩問題，研究人員提出用單出桿對稱式液壓缸取代非對稱式液壓缸。單出桿對稱式液壓缸結(jié)合了雙出桿對稱式液壓缸液壓參數(shù)對稱的特點，同時具備單出桿非對稱液壓缸工作空間小的優(yōu)點。由于活塞的有效作用面積相同，所以當(dāng)壓力相同時，液壓缸的輸出力相等；當(dāng)流量相同時，液壓缸伸出、縮回的速度相等，保證了單出桿對稱式液壓缸液壓參數(shù)對稱的特性。

于安才等采用直驅(qū)式容積控制技術(shù)與單出桿對稱液壓缸相結(jié)合，設(shè)計了一種新型電液作動器，具有控制靈活、出力大、無溢流節(jié)流損失、發(fā)熱量低、效率高、正反向運動特性相同等優(yōu)點。圖12 為于安才等提出的單出桿對稱液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，可以看出，單出桿對稱液壓缸的結(jié)構(gòu)比非對稱液壓缸和雙出桿對稱液壓缸都復(fù)雜，需要3 處動態(tài)密封，加工難度大，成本高，其可靠性也有待考證。

圖12 單出桿對稱液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig.12 Internal structure of single outlet symmetrical hydraulic cylinder

由于單出桿對稱液壓缸的成本昂貴，對加工精度要求較高，國內(nèi)研制和使用單出桿對稱液壓缸的單位較少。盡管單出桿對稱液壓缸工作空間小、可實現(xiàn)雙向?qū)ΨQ控制，但單出桿對稱液壓缸結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對制作工藝要求較高，價格昂貴，尚未得到廣泛應(yīng)用。

3 控制策略研究

非對稱式電液作動器是一個集電氣控制、機械、液壓傳動于一體的復(fù)雜系統(tǒng)。在對泵控技術(shù)的研究過程中，國內(nèi)外的許多專家學(xué)者對非對稱電液作動器的控制策略也做了大量研究。對稱式電液作動器的2 個被控腔體積相等，流量對稱，控制相對較簡單，技術(shù)較成熟；然而泵控非對稱作動器，其控制策略相對泵控對稱作動器要復(fù)雜很多。由于流量不對稱性的固有特性帶來的控制模型不對稱性，導(dǎo)致非對稱式作動器的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性等相對對稱式作動器更難以控制。另一方面，電液作動器本身就是一個強非線性系統(tǒng)，其非線性主要包括兩類：負載子系統(tǒng)和作動器子系統(tǒng)，作動器子系統(tǒng)包括非線性傳輸、變化的流體體積、液壓元件的非線性，而負載子系統(tǒng)主要包括庫倫摩擦和靜摩擦。這就進一步加大了對非對稱式電液作動器的控制難度。

Wang Longke研究了泵控系統(tǒng)的非線性特性，并應(yīng)用奇異點攝動理論簡化了液壓控制設(shè)計，研究結(jié)果顯示新方法可以消除液壓缸輕載速度波動現(xiàn)象，提高系統(tǒng)可靠性。Killic還提出了以泵的轉(zhuǎn)速、液壓缸的位置和平均速度為變量輸入，采用結(jié)構(gòu)化的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)來預(yù)測變速泵控系統(tǒng)的液壓缸中的壓力，實現(xiàn)泵控回路的精確控制。熊志林等提出了將采用狀態(tài)估計的模型預(yù)測控制器應(yīng)用于泵控非對稱液壓缸系統(tǒng)建立了含輸入和輸出約束的狀態(tài)空間模型，并以此設(shè)計了模型預(yù)測控制器和狀態(tài)觀測器，對比了兩種狀態(tài)估計方法，結(jié)果表明：模型預(yù)測控制能應(yīng)用于實際泵控系統(tǒng)，且能應(yīng)對一定的干擾和模型誤差。國內(nèi)對電液作動器的控制研究依舊以PID 控制為主。鄭建明針對閉式泵控回路采用傳統(tǒng) PID 控制存在響應(yīng)速度慢、滯后時間長及控制精度低的問題，提出采用模糊 PID 控制方法，改善了系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性。韓江等將PID 控制分段化處理，同時劃分控制的速度等級，研究表明液壓缸在不同條件下的位置精度和連續(xù)平穩(wěn)性均有所提高。呂麗麗采用非線性PID 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，其PID 增益參數(shù)是具有動態(tài)系數(shù)的非線性函數(shù)，能夠真實反映控制信號與偏差量之間的非線性，從而補償系統(tǒng)非線性，改善控制性能，提高控制精度。PID 控制本身是一種線性控制，不適用于非線性系統(tǒng)，但PID 控制與先進控制策略的結(jié)合，隨著控制模型的改變實現(xiàn)PID 參數(shù)的自適應(yīng)整定，從而實現(xiàn)對非線性系統(tǒng)的控制。

4 研究展望

非對稱式電液作動器是一個集電氣控制、機械、液壓傳動于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，具有高度集成化、功率密度大、響應(yīng)迅速等優(yōu)點，是機械與控制領(lǐng)域的研究熱點之一。在總結(jié)上述研究的基礎(chǔ)上，未來對非對稱式電液作動器的研究可從以下4 個方面展開：

1）高度集成化和低功耗研究。隨著非對稱式電液作動器的推廣應(yīng)用，高度集成化以及低功耗是非對稱式電液作動器未來的發(fā)展趨勢。

2）冷卻回路研究。對于大功率的作動器來說，發(fā)熱嚴(yán)重，僅靠自然冷卻或風(fēng)冷不足以達到冷卻目的，因此需要采用冷卻效率更高的水冷方式來冷卻液壓油。而目前對閉式液壓回路的冷卻回路設(shè)計幾乎沒有，這在很大程度上限制了大功率非對稱式電液作動器的應(yīng)用。

3）穩(wěn)定性及低噪聲特性研究。作動器的一些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ浞€(wěn)定性與噪聲特性有所要求，如艦艇的操舵裝置，低噪聲特性一定程度能夠提高艦艇的操縱性和隱身性能，尤其是對大功率低噪聲集成作動器的研究，具有重要意義。

4）作動器結(jié)構(gòu)方案、控制策略研究。對作動器的結(jié)構(gòu)方案、控制策略進行研究，提高其穩(wěn)定性、魯棒性、自適應(yīng)能力和控制精度，保證在復(fù)雜負載（負載突變、非線性等）下運行時，能夠迅速響應(yīng)，具有良好的操縱性能。

5 結(jié) 語

穩(wěn)定性與可靠性是作動器的重要技術(shù)指標(biāo)，然而非對稱式電液作動器不對稱流量帶來的壓力和速度振蕩嚴(yán)重影響作動器的穩(wěn)定性與可靠性?？偨Y(jié)來看，補償非對稱式電液作動器的不對稱流量主要從以下幾個方面開展：

1）閥補償。使用各類閥門將液壓缸端口連接到低壓油源或蓄能器，補償不對稱流量的同時能夠保證緊湊性；

2）泵補償。在液壓回路中增加變量泵，根據(jù)需要提供匹配的流量流入或流出回路，是補償主泵不對稱流量的最簡單的方法；

3）新型元件設(shè)計。主要包括非對稱軸向柱塞泵、非對稱齒輪泵、單出桿對稱液壓缸的設(shè)計，但目前僅處于研發(fā)試驗階段，可靠性無法保證，尚未得到廣泛應(yīng)用；

4）控制策略研究。對于非對稱電液作動器，其控制模型具有不對稱性，加上電液系統(tǒng)本身的非線性、參數(shù)的不確定性等，因此對非對稱式電液作動器的控制難度較大。