海洋中蕴藏的宝贵而丰富的矿产、生物等资源具有良好的开采利用价值。随着水下装备技术的日益发展,海洋探索由浅海层逐步向深海层迈进。深海高压、低温等极端环境对水下作业设备的性能提出更高要求。液压技术具有承载能力强、功率密度大、易实现无级调速等优势,因而在深海装备中应用前景广阔。液压泵作为液压系统的核心动力元件,对系统的整体性能影响很大。本文以深海电液比例柱塞泵为研究对象,分析了不同水深下油液粘度和刚度变化对柱塞泵的工作特性影响,获得了柱塞泵的动、静态性能随水深的变化规律;运用模型参考自适应控制MRAC(Model Reference Adaptive Control)方法对深海泵的动态性能进行适应性控制分析,获得了变深环境下动态综合性能良好的控制系统。具体研究内容如下:首先,以水深为变量分别构建压力-水深、水温-水深等深海环境模型,获得两者随水深的变化规律。以温度、压力为自变量分别建立变温变压下油液动粘度、变刚度模型,结合深海环境模型,进一步获得油液粘度-水深、油液刚度-水深的动态迁移模型。以ISO VG 32液压油为例,对油液介质特性进行计算分析,结果表明粘度随水深增加呈“快速增加、稳定上升”的变化规律,油液刚度随水深增加则呈“迅速增大、缓慢增加、渐进上升”变化规律。进一步分析单一环境参数作用下油液动粘度、变刚度的迁移规律,表明不同水深下压力、温度两环境参数对油液介质特性的影响不同。具体表现为在浅水深下,油液粘度、刚度主要受温度影响,而压力的作用较小;在大水深下,温度的影响相对减弱,压力成为主要影响因素。相关研究成果为深海柱塞泵的动、静态特性分析打下基础。而后,分别建立了深海柱塞泵压力、流量控制模型,借助MATLAB软件分析不同水深下油液粘度和油液刚度变化对系统动、静态性能的影响,并通过实验验证理论分析结果的合理性。结果表明粘度单独变化作用时,系统快速响应性和稳定性随水深增加分别呈降低和增加的变化规律;而油液刚度单独变化时,二者随水深的变化关系与粘度单作用时相反;两者复合作用时,系统的快速响应性和稳定性随水深增加的变化趋势与粘度单作用一致,但变化幅度略有差别。比较不同水深下油液粘度和油液刚度对系统动、静态性能的影响程度,控制系统在水深0-1000m内可视为变刚度动粘度系统,1000m-7000m内的则视为定刚度变粘度系统。最后,基于Lyapunov稳定性理论,运用模型参考自适应控制(MRAC)方法分析前述深海泵控制系统的动态综合性能,设计出Lyapunov-MRAC控制器,并计算获得相应控制律。将海平面下的深海泵的控制模型视为参考模型,以不同水深下的泵控制模型为实际被控模型。对设计的控制系统给定不同的输入信号进行仿真实验分析,结果表明系统控制误差随时间增加而不断降低,即控制系统的精度逐渐提高,被控模型具备良好的跟随参考模型变化的能力;与未经控制的模型对比分析可知Lyapunov-MRAC控制下的系统具有更好的动态响应性能;分析控制器参数对控制系统的性能影响,表明增大输入信号幅值,系统的初始控制精度随之降低,但系统的稳定速度则加快;而增大控制系统的增益值,则能同时提高系统的初期控制精度及稳定速度。研究获得的不同水深下油液介质特性迁移规律、变介质特性对柱塞泵动、静态性能的影响及基于Lyapunov-MRAC的泵动态性能的优化结果,为深海液压设备的介质选择和深海液压泵的研制奠定基础。