该文提出了一种利用开关阀实现气缸输出力伺服控制的新方法。基于高速开关阀自身的体积流量特性,通过对4个高速开关阀开关时序的优化配置,实现气缸输出力的精确快速控制。首先研究开关阀体积流量、PWM占空比和阀进出口压差三者之间的关系,并将其与模糊控制器相结合,建立输出力伺服控制的闭环算法。在此基础上再结合将充放气阀同时打开,调节充放气阀关闭的时间差的错时方法与模式切换设计实现输出力的伺服控制。

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。