液压支架电液控制系统是煤矿井下开采实现安全高效生产活动的核心。而在液压支架电液控制系统中,电磁先导阀作为主阀的先导级,是关键设备之一。为了实现液压支架的精准控制,减少动作过程中的液压冲击,丰富液压支架的控制功能,矿用电液比例阀应运而生。但作为矿用比例阀先导级的矿用电磁先导阀存在动态响应较慢,驱动策略单一,功率损耗较大的问题,无法满足矿用电液比例阀的先导控制需求,而高响应的高速开关阀又由于煤矿环境本安条件的功率限制,也无法达到其本身的动态响应。针对此问题,本文针对现有的矿用本安型电磁先导阀从驱动策略角度出发,进行动态响应的改善。首先,分析总结了国内外针对开关阀动态特性在结构优化、材料应用和控制策略方面的研究现状,并综合现有矿用电磁先导阀的使用背景,确定了从控制策略方面来改善阀的动态特性和功耗;结合电磁场相关理论,针对电机械转换器进行数学建模,得到与响应时间和功耗相关的影响因素;基于Ansoft-Maxwell软件建立电磁铁的仿真模型,得到静磁场特性,并将其导入至AMESim的电磁铁模块中,建立矿用电磁先导阀的AMESim-Maxwell联合仿真模型,通过仿真分析了电磁阀的运动状态,开启电流为73.5m A,关闭电流为14m A,稳态电流约为110m A,开启滞后时间为21.1ms,开启动作时间为13.3ms,关闭滞后时间为134.2ms,关闭动作时间为21.7ms。其次,为了验证联合仿真模型的正确性,设计了嵌入式先导阀控制系统,下位机基于STM32F407核心芯片,开发了通讯串口模块、电源模块、功率放大模块以及PWM波输出模块;上位机以Lab VIEW为开发环境设计了控制串口程序和采集程序,并且利用所设计的控制系统进行了矿用电磁先导阀动态特性试验,试验结果与仿真结果基本一致。最后利用验证有效的联合仿真模型分别仿真分析了双极性电压、高低双电压以及三电压驱动控制策略和PWM波维持占空比的驱动控制策略下的电磁先导阀的动态特性。针对多电压控制方式,通过改变不同控制方式中各阶段对应电压的大小和作用时间,研究了其对动态特性的影响规律,从而确定了各阶段相对适合的电压参数;针对PWM波维持占空比的方式,研究了维持阶段脉冲频率和占空比的影响规律;比较了不同驱动方式的优缺点。本文所做的研究内容对矿用电磁先导阀的动态特性优化具有一定的参考价值。