对于气动伺服系统而言,活塞的运动、参数时变以及建模的不确定都进一步增加了高精度位置控制的难度。针对气动3-UPU机器人系统建立三阶数学模型,为控制算法提供参考模型;提出基于自抗扰(Auto-disturbance Rejection Controller, ADRC)的高精度位姿控制算法,以非线性PID为基础,结合跟踪微分器安排快速且平稳的过渡过程,将气缸内泄漏流量作为扰动设计扩张状态观测器,构建适用于高精度气动3-UPU机器人的ADRC控制器。结果表明自抗扰控制器具有较强的鲁棒性,稳态控制精度约为0.45 mm, 0.2 Hz时动态跟踪均方误差小于10.0 mm。

由于车载光电跟瞄系统的跟踪精度易受非线性摩擦、质量不平衡力矩和载体振动等影响。提出了一种基于速度偏差补偿的自抗扰控制策略(Active Disturbance Rejection Control,ADRC),将系统速度输入与输出存在的偏差视作标准ADRC系统的控制残差,重新引入到线性扩张状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)中进行进一步补偿,给出了基于速度偏差补偿的ADRC的参数整定形式,从扰动抑制角度论述了该方法具备更好的扰动抑制效果,最后进行了光电跟瞄转台阶跃响应和正弦跟踪实验,表明该方法较PID控制器和标准ADRC算法对系统速度特性有明显的改善,速度闭环带宽和扰动抑制能力也得到了极大地提升。

针对阀控缸在工作过程中遇到的外界扰动问题，建立了阀控缸的数学模型，运用自抗扰控制方法，将控制系统的内部扰动和外部扰动看作系统的总和扰动并估算其数值，通过在控制信号中给予补偿，使控制系统变为积分串联型系统。设计稳定平台的自抗扰控制器，分析验证其对控制系统内扰动的抑制能力。通过仿真实验证明，自抗扰控制实现了快速、稳定的阀控缸电液位置控制。

针对气动人工肌肉驱动单关节机械臂存在严重的非线性问题，提出一种自抗扰控制策略，来改善单关节机械臂的控制效果。对于给出的不精确系统模型，首先利用跟踪微分器安排输入信号的过渡过程，从而有效地解决了系统的快速性和超调之间的矛盾；其次利用扩张状态观测器观估计出系统状态以及系统的非线性和外部扰动，并对其进行补偿；最后设计了带扩张状态补偿的非线性误差反馈控制器来保证系统的闭环响应性能。实验结果表明，该控制方法在气动单关节机械臂关节关节角度控制方面具有良好的控制效果。