随着气动技术在各个领域的应用日渐广泛,气动比例位置控制系统优化已成为发展的必然趋势。文中建立了气动比例位置系统的数学模型,绘制系统Bode图并验证了其稳定性。通过引入速度反馈,并结合不完全微分型PID对气动比例位置系统的响应时间、精度和稳定性进行分析。仿真结果表明,引入速度反馈的不完全微分型PID校正的系统阶跃响应曲线,对比无校正、普通PID和不完全微分型PID对于阶跃信号的响应,其时间降低2.1 s,稳态误差下降0.22 mm,响应时间和稳态误差皆依次递减,响应过程更加平稳。引入速度反馈的不完全微分型PID校正的正弦追踪误差更小、稳定性更强、追踪效果更佳。该校正方法使系统响应速度大幅度提升的同时,显著增大了系统的精度并改善了系统的动静态特性。

测力轮对标定试验台主要功能在于垂、横和纵三个方向液压加载力的实现,由于液压系统的非线性、其它方向力和机械结构带来的扰动性,严重影响液压加载过程。在常规PID控制算法的基础之上,综合了积分分离PID控制算法和不完全微分PID控制算法这两种改进PID控制算法,并将改进后的控制算法应用在测力轮对标定试验台的液压加载系统中。试验结果表明,该控制算法能够改善系统的动态性能和稳态精度,同时对于减少超调量、加快响应速度都有很好的促进作用。

液压伺服系统位置控制的结构和非结构的不确定性阻碍了其控制精度的提高。对于结构的不确定性可以采用非线性自适应控制以实现渐近跟踪性能。但在液压系统中经常会出现如非线性摩擦此类非结构的不确定性导致跟踪精度的降低。提出一种不完全微分反演变结构控制器实现基于摩擦补偿的液压伺服系统的位置控制。该控制器以反演设计为基础融入滑模变结构控制利用滑模变结构在滑动模态下对控制系统参数变化和外部干扰的完全不变性解决系统结构的不确定性问题;结合摩擦补偿解决系统非结构的不确定性问题;引入不完全微分弱化控制器的微分效应减小纯微分突变信号带来的干扰不完全微分产生的滤波效应可以抑制滑模变结构存在的抖振。从理论上证明了在各种不确定性存在的情况下系统的渐近跟踪性能仿真实验验证了所提出的控制策