针对具有强非线性特性的气动位置伺服系统,难以建立能较准确反映系统特性的线性化数学模型这一问题,该文提出采用基于"灰匣子"的系统辨识法建立比例流量阀控摆动气缸位置控制系统的数学模型,该方法依据摆动缸两腔压力差动态过程与摩擦力无关的特点,将压力差动态过程近似线性化方程与运动方程相结合,构成三阶状态空间模型,采用闭环定位辨识的方法确定模型中的参数。仿真和实验结果表明:采用该方法建立的数学模型能够反映实际系统的动态特征,所提出的建模方法是可行的。

以自行走直臂式高空作业平台为例,根据其机械结构将其分为俯仰机构、伸缩机构以及调平机构。应用Simulation X解决俯仰机构与调平机构的旋转关节以及伸缩臂伸缩机构设计等问题,搭建高空作业平台虚拟样机模型,为工作人员在各种虚拟环境中模拟其液压系统的运行以及更好地进行液压系统仿真提供一个便捷、直观的分析环境。

针对液压升船机、多自由度试验平台、长行程单出杆液压缸控制系统高性能和高效能的要求,结合阀控回路的高性能和泵控回路的高效能特点,采用阀控开式回路和泵控闭式回路并联驱动新回路。该回路兼顾效能和性能,但侧重于保持性能。为提高新回路运行过程中的平稳性及带负载的控制精度等性能,提出带有负载补偿量的速度/位置复合控制策略,确定负载补偿计算模型和速度前馈控制计算模型。仿真结果表明:采用该控制策略,可以实现速度和位置的同时控制,并且在不同负载下可以获得较好的控制性能。

根据液压升船机、多自由度试验平台等重载、长行程单出杆液压缸控制系统高性能和高效能的要求,采用阀控开式回路和泵控闭式回路并联驱动非对称液压缸系统。该系统本身可以兼顾效能和性能,但还要保持性能。由于速度和位移传感器存在电磁扰动问题,为了抑制该扰动,提出在PID位置反馈控制基础上,增加抗干扰观测器策略,并通过仿真对该系统控制性能进行验证。仿真结果表明:与传统的PID控制方法相比,该方法能够精确估计出正弦扰动,并在前馈进行补偿,消除频率已知的单正弦扰动的影响,从而抑制检测扰动,使系统更快地跟踪给定信号。

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.

针对高空作业车在提升不同质量的货物以及提升货物过程中电液伺服俯仰机构的力负载变化引起的系统难以控制的问题提出了综合传统PID与H∞控制的复合控制方案.推导了电液伺服俯仰机构的状态空间模型在此基础上设计了状态反馈控制器包括定义性能评价指标、构建广义系统、利用线性矩阵不等式求解状态反馈阵.应用SimulationX环境下建立的集机、液、控一体的高空作业车模型进行仿真研究结果表明：提升不同质量的负载时高空作业车都能稳定运行.

在电液伺服控制系统的许多实际应用场合,如塑料注塑机、压力机等成型机械,不仅要求较高的位置控制精度,还要求能够控制执行器运动过程的速度,以减小冲击,提高产品质量和生产效率。针对电液伺服系统速度/位置复合控制的要求,考虑力负载对位置控制精度的影响,提出带负载力补偿的速度前馈和位置反馈复合控制策略。导出速度前馈控制量计算模型,该模型能够反映实际负载大小和给定速度的要求;设计位移和速度给定信号发生器,实现了速度前馈控制和位置反馈控制的无扰切换;采用试验和数据拟合的方法,得出负载力补偿量计算公式。仿真和试验研究表明,采用所提出的控制策略,实现了速度和位置的同时控制,在不同负载下,对于不同的期望速度,不需要调节控制器参数,无论正向还是反向运行,都可以获得较好的控制性能。

基于一种能反映气动位置伺服系统特性的线性化数学模型对压力差反馈的控制性能进行了理论分析由分析结果可知压力差反馈虽然能够该善系统的动态性能但会引起较大的稳态偏差。在此基础上提出以压力差微分反馈代替压力差反馈采用位置、速度和压力差微分反馈控制来改善系统的控制性能理论分析了该方法的有效性。为了抑制气动位置伺服系统存在的期望值附近的位移波动现象提高系统的控制精度提出压力差辅助控制方法。将所提出的控制方法应用于摆动气缸位置伺服系统试验结果表明系统获得了较好的控制性能。

针对具有较强非线性的气动阀控缸系统，应用AMESim线性化分析工具，分析了对称和非对称、弹簧和不带弹簧等各种阀控缸系统的动态特性，同时分析了气缸死区体积、气源压力、气缸直径、活塞行程、负载质量、气缸泄漏量等参数对系统特性的影响。研究结果为系统元件的选型和控制策略的制定提供了参考。

由于非对称缸两腔的非对称性，采用与对称缸类似的方法建立其工作点线性模型时，需要对两腔压力微分做更多的近似处理，模型误差较大。在液压缸负载流量线性方程推导过程中，提出采用对两腔流量进行近似处理的方法，得到适用于不同活塞位置的阀控非对称缸统一模型；应用于对称缸，所得结果与采用传统方法得到的相同，表明所得非对称缸模型误差较小。将零位附近负重叠区内伺服阀中液压油通流状态看作液压缸正反向运行时的两种通流流态共存，得出零位附近的流量增益和流量-压力系数计算公式。不同活塞位置、不同阀芯位移等多个工作点仿真测取的模型参数与理论计算结果相差很小，不同工作点的闭环控制试验曲线与基于理论计算模型的仿真曲线一致，表明所得阀控缸模型误差小。