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针对传统一级比例伺服同步控制系统存在超调量大、可靠性不高等问题，提出两级双向液压同步控制系统．对两级双向液压同步控制系统进行动态数学建模分析，并给出同步控制系统非线性数学模型；采用AMESim对系统进行仿真研究，并运用遗传算法对比例一积分一微分控制器（PID）参数进行优化，分析比较两种系统在启动、偏载以及比例伺服阀损坏或突然掉电等极端工况下的同步特性．仿真结果表明：两级双向液压同步控制系统具有工作平稳、启动时无明显超调、可靠性高、响应速度快以及同步精度高等优点．