电液伺服系统具有功率重量比大、响应迅速、控制精度高等优点,广泛应用于航空航天、船舶、装备机械等领域。2D伺服阀相对其他伺服阀而言,不仅功率重量比高、体积小、结构简单,而且抗污染能力强,动态性能好,在很多领域得到一定程度的应用。本文主要基于2D伺服阀设计了双缸同步液压控制系统。由于常规PID结构简单、参数整定困难,很难满足实际控制要求,本文提出了一种基于单神经元自适应PID控制的三闭环算法,使液压缸能够精确的到达目标位置,最终实现双缸同步。通过Matlab Simulink仿真和相关实验对双缸同步控制系统进行研究和分析。主要研究内容和成果如下:(1)分析了2D伺服阀工作原理,推导出阀体传递函数,然后对2D伺服阀电-机械转换器的工作原理进行分析,推导出两相混合式步进电机的数学模型。(2)推导出2D阀控非对称液压缸系统数学模型,分别对非对称液压缸位置闭环控制和双缸同步控制进行仿真,仿真表明单神经元自适应PID控制下的双缸同步控制系统具有良好的静态特性。最后分析了非对称液压缸空载下正反向运动的速度之比,为双缸同步控制实验提供了重要参考。(3)设计了双缸同步控制器,主要包含硬件设计和软件设计两部分。该控制器的主控芯片是ST公司生产的STM32F407,最高频率为168 MHz,采用了四通道的ADS8634,并通过LCD液晶屏实时显示双缸同步曲线和各控制参数。(4)搭建实验平台,进行位置闭环实验和双缸同步实验。位置闭环实验先是进行了常规PID阶跃响应实验和单神经元自适应PID阶跃响应实验,实验表明,后者阶跃响应更快,响应特性更好,然后又进行了频率响应实验,得出不同幅值输入信号下系统的频宽不同;双缸同步实验采取降低液压缸速度和调整神经元比例系数这两种方式来降低双缸同步误差,实验表明,双缸同步最大误差为1.5%,静差为0.25%,验证了基于单神经元自适应PID控制的三闭环算法的有效性。