在航空航天领域,目前应用于机载刹车系统的主流刹车阀是喷嘴—挡板式压力阀和射流管式压力阀,但这两种阀均存在着体积大、抗污染能力差、结构复杂等缺点。为了提高电液压力阀的性能,本文设计了二维(2D)压力阀,此阀的质量和体积仅为传统电液压力阀的三分之一,且抗污染能力有很大提高。本文的研究成果及研究内容如下:(1)由于LVDT位移传感器在恶劣的环境仍能保持更高的精度和更好的可靠性,所以二维(2D)压力阀采用此传感器进行位置闭环控制。二维(2D)压力阀的先导级采用二维(2D)伺服斜槽机构的工作原理而设计,而主阀采用滑阀结构,通过滑阀的移动而输出不同的工作压力。对二维(2D)伺服斜槽机构进行了数学模型的构建,并使用Matlab/Simulink仿真软件进行仿真分析,其频宽约为120 Hz,阶跃响应时间约为2.5 ms。(2)对二维(2D)压力阀的电—机械转换器进行了研究,在传统力矩马达的基础上设计了一种可轴向移动的力矩马达,以实现二维(2D)压力阀的插装化,且LVDT位移传感器安装在力矩马达上。同时对力矩马达静、动态特性进行了分析,且使用Maxwell软件对力矩马达的扭矩进行仿真。(3)为了实现对二维(2D)压力阀的控制,设计了模拟式控制器和数字式控制器,这两种控制器均采用PID算法进行位置闭环控制。LVDT位移传感器反馈出阀芯实际位移信号,与输入信号求偏差后进行PID运算,运算的结果影响着控制力矩马达的PWM波占空比。即通过输入控制信号精准地控制阀芯的位移,从而控制其输出压力。(4)搭建了二维(2D)压力阀的实验平台,根据实验原理设计了实验流程,用控制器控制二维(2D)压力阀做了静态特性实验和动态特性实验。通过静态特性实验结果可知,其滞环和非线性度均小于2%,满足设计要求。通过动态特性实验结果可知,在21 Mpa的供油压力下,其阶跃响应时间为20 ms,频宽可达40 Hz,动态特性良好。本文研究的二维(2D)压力伺服阀具有体积小、可靠性高、抗污染能力强和集成度高等优点,适用于航天航空、军工等领域。