面向工业4.0的电液控制阀研究及其发展现状综述丨CJME文章推荐
Bing Xu, Jun Shen, Shihao Liu, et al. Research and Development of Electro-hydraulic Control Valves Oriented to Industry 4.0: A Review. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2020, 33 : 29.
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电液控制阀在工业4.0时代到来时将向智能化发展，数字化技术和互联网技术将促进电液控制阀的性能全面升级，例如控制性能的优化，监测诊断能力的提高等等。为了进一步明确电液控制的发展和未来，有必要研究和总结当前电液控制阀的技术现状以及新生技术的加入给传统电液控制阀带来的影响，该论文从传感，控制和故障诊断三个方面对电液控制阀进行了全面的讨论和分析，并对未来电液控制阀的发展做出了一定的畅想，为工业4.0下的电液控制阀的研究指出了方向。
首先选题和收集相关资料。确定文章主要对电液控制阀的技术发展和相关研究进行总结和概述的，通过文献检索工具对电液控制阀相关的会议论文以及SCI论文的收集，对收集的资料进行阅读和整理，对重要的参考文献进行研究和提炼。通过对电液控制阀的相关文献和技术文档进行调研，最终总结和提炼出电液控制阀的发展历程和特点，并着重对电液控制阀的信息传感能力，例如阀芯位置信号、流量信号和压力信号，电液控制阀的电子控制器的技术发展和特点，以及电液控制阀的故障诊断能力和总线技术的研究进行讨论和总结。最后，对通过讨论和筛选出来的关键信息进行整合，明确全文的主题思想和主要路线并拟好提纲，再将已收集的材料按照拟定的思路进项组织和撰写成文，并对撰写所需的材料进一步整理和补充。
通过对电液控制阀相干文献的调研，总结出以下主要观点。对于电液控制阀来说，状态采集是非常重要的。状态监测、控制和故障诊断的性能都依赖于状态信息的质量。面向工业4.0的阀门要求两种传感器具有高度集成、快速响应和高精度，以及间接状态采集技术。以数字化、智能化、新型材料为标志的三维打印技术的应用，可以通过先进的三维打印技术和优化的流道来完成数字液压系统的液压阀组。这将大大缩短阀组的制造周期，提高加工精度，实现数字液压阀组的智能化制造。数字液压是传统液压系统的质的飞跃，在工业4.0中显示出巨大的潜力和市场。
逐步走向集成和兼容性的通信接口使阀门成为具有自我传感、自我诊断和物联网信息交互能力的组件。故障诊断是面向工业4.0的现代智能阀门的重要组成部分，它降低了阀门发生事故的几率，是阀门寿命预测的基础。将基于数据和基于模型的方法相结合，将使故障诊断过程更加准确和高效。
高精度集成传感器和强大的计算数字控制器可能是趋势。精确建模和实验曲线拟合方法在间接状态感知方面取得了良好的效果。随着神经网络等新技术的加入，间接状态获取方法的精度和计算复杂度都得到了提高。同时，对数字控制器进行了讨论，说明了自适应控制器和鲁棒控制器的潜力。在此基础上，研究了具有独立计量系统和开关阀的数字液压系统，该系统具有离散特性，是工业应用的一个重要方向。然后，采用Fieldbus、Bluetooth、IO等集成通信接口的电液阀，为硬件的液压联网奠定了硬件基础，并通过软件将阀门的视觉状态传递给用户。最后，基于数据的故障诊断方法和基于模型的故障诊断方法使得电液阀内部故障能够实时诊断。电子液压控制阀数字化、集成化、智能化，推动整个液压行业向工业4.0靠拢。电子液压控制阀仍有许多挑战需要克服，这对液压技术的未来具有重要意义。
对电液控制阀的相关研究和历史发展进行了论述，有助于总结现有的技术和展望发展的趋势；对现有技术的优劣进行讨论和分析，对智能数字技术和互联网技术等技术的潜力进行发掘，有助于研究者对电液控制阀的相关研究动向进行把握。
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徐兵，教授，博士生导师，现任流体动力与机电系统国家重点实验室副主任，机械电子工程系主任。2017年入选国家“万人计划”科技创新领军人才，2016年入选教育部“长江学者”特聘教授，浙江省151人才重点层次，2015年入选创新人才推进计划中青年科技创新领军人才，2009年度入选教育部新世纪优秀人才资助计划， 获得中国机械工程学会青年科技成就奖和浙江省青年科技奖。先后作为项目负责人获得973、863、国家科技支撑计划及国家自然科学基金等国家和省部级纵向课题二十余项，研究成果已在《IEEE/ASME Transactions on Mechatronics》等国际刊物上发表SCI论文80余篇，EI论文80余篇（不含同时被SCI收录论文），申请发明专利50余项，已获授权国家发明专利40余项。荣获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖4项及二等奖1项。现任中国机械工程学会理事、中国工程机械学会理事、中国机械工程学会机器人分会常务会员、中国机械工程学会流体传动与控制分会第七届委员会副主任委员，液压专业委员主任，中国液压气动与密封件工业协会专家委员会委员、中国工程机械学会特大型工程运输车辆分会副理事长、中国航空学会流体传动与控制专业委员会委员、全国液压气动标准化技术委员会委员、ISO-TC131国际标准专家组成员等。
团队现阶段研究方向：
（1）液压元件创新性设计与测试评估;
（2）液压系统能量调控和运动控制；
（3）液压驱动高动态重载机器人
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编辑：金程 编校：张彤
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