在对位置伺服控制方式进行研究的基础上,使用LabVIEW软件编写程序对气动比例伺服阀进行控制,最终对无杆气缸的位置进行控制。分别采用传统PID控制器和状态控制器对无杆气缸的位置进行控制,通过对比实验测试曲线,证明状态控制器对无杆气缸的位置控制精度更高、更稳定,特别是方波位置跟踪特性更好,所以状态控制器更适合于气动位置伺服控制系统。

文中对有死区,阻尼小的气动摆缸进行位置伺服控制,采用模糊PID作为控制器的控制算法,提出了分区间分段利用模糊方法调节PID参数的算法.从而使系统具有在接近目标时保持系统阻尼小的优点,而在偏离目标时具有很大的阻尼.实验结果表明,这样既能防止超调又不影响响应时间,明显地改善了系统的动态和静态性能,并且对外部变化的鲁棒性也较强.

文中叙述了比例阀控制的摆动气缸位置伺服控制技术的研究工作及进展.所建控制系统有两个三通比例流量阀控制摆动气缸.理论分析和实验表明,由于摆动缸的摩擦转矩、空气的压缩性、比例阀的压力特性等非线性因素的影响,采用PID控制时,系统在期望值附近产生振荡(极限环),使系统不稳定.为消除振荡,设计了PID控制+气动辅助限位的复合控制算法.实验研究表明,该方法能达到较高的控制精度.

为了解决高速开关阀自身存在的开关死区问题，提出了一种通过优化配置四个高速开关阀开关时机实现气动位置伺服控制的策略。该策略将充放气阀同时打开一段时间，并调节充放气阀关闭的时间差来调控腔内气压，这种策略避免了开关阀的半闭合状态，从而将位置控制的死区大幅减少。在此基础上，采用滑模控制器代替传统的PID控制器，解决气动系统存在的强非线性难以控制的问题。针对气动位置控制系统搭建了一个解析模型，通过仿真验证了错时调制策略的优越性。搭建了实物试验平台，开展了实物试验。结果表明，在采用该控制策略后，能够实现准确无超调且稳态误差低于0.5%的阶跃位置控制，并能够较好地跟踪上0.2Hz正弦指令信号。