电动液压伺服在我国的研究开始于1970年左右。电动液压伺服的研究主要从两个方面展开：电动液压伺服配套基础元件的研究，包括伺服阀、液压缸、伺服电机、液压泵等；电动液压伺服控制算法与应用技术的研究。本世纪以来，电动液压伺服的研究无论是从系统还是从元件方面均取得了显著成果。
某型电动液压伺服系统技术特点
某型航天飞行器用闭式电动液压伺服系统是上层系统的执行机构，根据研制初期任务要求，在飞行器动力飞行段摆动大惯量-低载荷的燃气舵负载，实现发动机低工况推力矢量控制；在飞行器惯性飞行段及滑翔飞行段摆动小惯量-高载荷的空气舵负载，实现飞行器体高工况空气动力控制；以此实现飞行器全程在大气层内长时间飞行时的两种复合姿态控制功用。其工作原理如图1所示，包括：伺服控制驱动器一台、电动液压动力能源一台和活塞式活塞式伺服作动器两台。
1—电动液压动力能源；1.1—变量柱塞泵；1.2—直流无刷电机；1.3—液压力传感器；1.4—高压油滤；1.5—可快卸充气嘴；1.6—氦气蓄能器；1.7—液压油箱；1.8—低压安全阀；1.9—高压安全阀；1.10—单向阀；2—活塞式伺服作动器；2.1—喷嘴挡板伺服阀；2.2—压差传感器；2.3—线位移传感器；3—伺服控制驱动器
图1电动液压伺服系统工作状态原理
该型电动液压伺服系统技术特点为：
1）双模姿控执行的伺服机构设计技术：综合采用总体参数优化设计、动力控制元件适应性设计、控制策略优化设计等技术实现了上级对伺服机构的功能及性能要求。
2）高度紧凑结构设计技术：创造性地采用V型结构布置，一拖二设计（即一套电动液压能源驱动两台伺服作动器；能源与作动器之间的液路连接采用板式连接桥型结构，取消了当时其他电液伺服机构所采用的液压软管），满足狭小环带安装要求。同时采用了互换性设计，每发飞行器采用两套伺服机构，此两套伺服机构完全相同，简化了伺服备份配置的压力；在伺服机构设计过程中，电动液压能源的设计保证了与两个作动器的安装接口完全一致，两个作动器与能源的机械、电气接口完全一致，可互换。
3）高比功率伺服机构功率匹配设计技术：根据实际使用需求特点，在优化包络任务全部工况控制指令及负载力矩的适应能力基础上，使能源功率储备与负载特性更恰当匹配，提高了伺服机构功率利用效率，将峰值功率及额定功率的比值由3倍提升到4倍，即采用1.5kW额定功率规模的伺服机构在较短时间内满足6kW较大规模的负载功率需求。
4）元件小型化设计技术：成功开发应用了新型电动机具有功率大（2.5kW，较平均水平提高33.3%）、功率质量比大（0.56kW/kg，较平均水平提高40%）、-50℃～+250℃宽温域适应能力（平均水平：-40℃～+200℃）、高真空适应能力（0.0001Pa，较平均水平提高10倍）、可靠性高（可靠性指标由0.99996提高到0.99998）等技术特点，是一型高比功率、高可靠、环境适应能力强的新型永磁直流电动机[2]。成功开发应用的新型伺服阀具有静耗量低（0.7L/min，较平均水平降低10%），动态高（相频宽为70Hz，较平均水平提高40%），调试合格率高等特点（装调合格率≥95%，较平均水平提高55%）等技术特点，是一型结构紧凑、性能指标先进、环境温域适应能力强的新型双喷嘴-挡板伺服阀。
基于生产流程的技术改进
伺服阀技术改进
伺服阀是伺服系统的核心控制元件，在系统中起着电液转换和功率放大的作用，其性能直接影响系统的性能，是伺服系统中的关键元件。目前，某型喷嘴挡板伺服阀，产品一次交付合格率较低，仅达到30%左右，主要表现为静耗量偏大、压力增益低、高温卡滞、喷嘴体流量配对合格率低等问题。而且，壳体加工周期较长，不利于批量生产。因此，需要研制一种新的喷嘴挡板伺服阀，通过结构及参数优化，以提高伺服阀一次交付合格率，满足批量生产。
对于流量为15L/min的伺服阀而言，动态幅频指标要求大于70Hz，相频指标要求大于40Hz，而静耗量小于0.7L/min。影响静耗量的主要因素有喷嘴直径大小、阀芯阀套间隙等结构参数。动态响应的快慢主要取决于喷嘴直径大小、弹簧管刚度等综合因素。喷嘴直径越小，静耗量会越小，但动态响应越低。伺服阀的静耗量和动态响应是一对相互制约的性能指标。因此，也需要对动态响应和静耗量的影响因素进行分析。
伺服阀的功能原理如图2所示[3]。其中，力矩马达包括衔铁组件、磁钢、导磁体和线圈；前置级液压放大器为节流孔—喷嘴挡板式结构；功率级液压放大器包括阀芯阀套。
图2伺服阀功能原理图
为解决目前伺服阀的相关问题，新研制的喷嘴挡板伺服阀采用较多的结构优化，如图3所示。
1—阀套；2—壳体；3—底座；4—喷嘴体；5—衔铁组件；6—节流组件
图3伺服阀结构示意图
由图3可知，伺服阀的结构包括三部分，即力矩马达、前置级液压放大器和功率级液压放大器。综合考虑各种因素，对结构进行了优化设计：
1)喷嘴体结构：喷嘴体采用分体式结构，工艺性好，有利于清除孔内毛刺。喷嘴堵塞时，可取出堵头进行清洗，易于调试、维修。
2)节流组件结构：一般情况下，伺服阀的两个节流孔与油滤通过焊接连接在一起，形成节流组件。但是，高温焊接易引起配对的两个节流孔流量特性发生不对称改变，导致焊接后的流量配对合格率大大降低。因此，节流组件采取分体式结构，即分为油滤组件和节流孔两部分。不仅提高了节流组件的合格率，也提高了机加工艺性。
3）阀套结构：阀套采取带密封圈的结构形式，可以吸收高温时阀套的变形，以解决阀芯的高温卡滞问题。同时，阀套的节流窗口为对称分布的二窗口。对于相同的节流窗口面积梯度，二窗口的方孔比四窗口的方孔的宽度多一倍。这样，易于去处节流边的毛刺，有利于提高节流窗口的平面度，以提高伺服阀的零位特性。
4）壳体结构：伺服阀的上、下壳体分离，安装喷嘴体的上壳体被称为底座。底座与壳体的分离，有利于调试前置级液压放大器的零位。而且，使底座、壳体可以采用不同的材料成为可能。为降低生产成本，壳体材料采用铝2A14。经过仿真软件Ansys分析，在通油压力16MPa时，壳体的最大应力为122.7MPa，满足强度要求，如图4所示。这样，即可以降低壳体的重量，又易于加工，从而缩短伺服阀的制造周期，降低生产成本。与相应的钢壳体相比，伺服阀的生产周期由13个月降低到6个月，能够较好地适合伺服阀的大批量生产。
图4壳体的应力分布图
