针对现实中的气动机械手存在的停滞及控制精度不高等缺点,为了使气动机械手具有更好的运动轨迹跟踪特性,降低非线性,通过分析PID+ESO控制器原理,对采用PID控制和扩张状态观测器PID控制下的气动机械手进行了理论研究。通过对控制器的设计,在MATLAB/Simulink软件上分别对两种不同的控制方法进行仿真,得到各轴的目标跟踪曲线和跟踪误差曲线。将此控制器原理应用于气动试验台,得出基于扩张状态观测器PID控制下的误差较低。应用于直角坐标气动机械手响应速度快、控制精度高。

针对人字槽狭缝节流动静压气体轴承,采用SolidWorks软件进行三维建模,采用ICEM软件分区对三维模型进行网格划分,运用ANSYS环境下的Fluent软件进行仿真求解。研究了轴承转速+&狭缝类型(连续狭缝与非连续狭缝)、狭缝数人字槽数V、偏心率&等轴承参数对人字槽狭缝节流动静压气体轴承的静态特性的影响规律。结果表明:随着轴承转速的提高,轴承的静态特性提高,非连续狭缝和连续狭缝对人字槽动静压轴承的承载力、静刚度以及耗气量的影响趋势相同;从轴承的承载力、静刚度以及耗气量考虑,非连续狭缝的静态特性优于连续狭缝。当偏心率&约为0.6,人字槽面积占轴承内壁表面积约为0.1,人字槽个数V为10~12,狭缝段数h为7以及狭缝宽度S为16~18"m时,人字槽狭缝节流动静压气体轴承的静态特性最佳。

随着能源和环境问题日益严重，基于气液转换器的气动汽车逐渐被关注。然而，以压缩空气为动力来源的气液转换器在工作时能量效率低下，直接影响了气动汽车的发展。设计了一种驱动气动汽车的气液转换器系统，建立数学模型，对气液转换器的工作过程进行仿真，分析了关键结构参数对该系统能效的影响。并搭建基于此气液转换器的汽车动力系统实验平台进行验证，得到优化系统能效的方法，结果表明：当输入压力在0.5~0.55 MPa之间变动时，或者活塞的有效面积比为4~6之间，系统的效率将会超过30%。活塞行程对效率的影响小，随着活塞行程的变化，效率保持在30%几乎不变；活塞行程对输出功率影响大，活塞行程增加时，输出功率下降；输入压力和活塞有效面积比增加时，输出功率也会增加。结果表明：为气液转换器的结构设计和性能优化提供了...

针对气动系统能量效率低这一主要问题,提出一种气动系统节能的新方法。其思想是通过使用小型气泵直接驱动执行机构,形成闭式回路,循环利用执行机构腔内已经产生的高压气体,消除传统回路的排气阶段。首先设计了小型空压机直接驱动的气动回路,搭建了相应的闭式回路实验台;其次,开展不同工况下气缸往复运动实验研究,验证原理上的可行性;然后,针对直驱系统的问题进行回路改进以满足系统所需的空气量及响应要求;最后,通过实验验证了直驱系统的节能特性。结果表明,所提出的直驱系统相比传统回路运行简单且能提高气动系统的能量效率。

为了研究不同送风速度对飞机客舱热舒适性的影响,采用计算流体动力学CFD（Computational Fluid Dynamics）技术建立波音737经济舱的仿真模型,对制冷工况下客舱流场内风速场、温度场进行仿真模拟。选取空气分布特性指标ADPI（Air Diffusion Performance Index）以及吹风感指数DR（Draft Rate）作为评价指标,并在传统指标基础上加入对人员分布密度OD（Occupied Density）的考虑。根据采样点数据,通过数据拟合得到送风速度与ADPI（OD）、DR（OD）之间的曲线关系,求解得最优送风速度,从而使桥载空调的控制更高效节能。

在煤矿开采中，气动单轨吊运行灵活，无防爆问题，得到较广运用。通过对驱动部结构设计及主要元件的设计选型，对气动单轨吊驱动部进行设计研究。运用FluidSIM软件进行气动系统建模及仿真分析，得到气动马达转速曲线及制动缸活塞位移曲线。利用MATLAB软件编程，得到轨道坡度与载荷关系曲线。结合驱动部运行原理，分析所得曲线，验证设计可以实现所需动作，且系统反应迅速，运行过程中系统压力稳定，符合驱动部所需技术要求。

气压制动系统的性能保证了车辆行车安全和制动稳定，气动控制管路作为控制部分是影响其压力响应时间的重要因素，精确分析和计算气动控制管路的压力响应时间具有重要意义。应用立方插值拟质点法（CIP）,求解得到了具有三阶精度的气动控制管路数学模型，并将仿真结果和实验进行对比，验证了仿真的准确性。应用灰色关联度定量分析了各参数对管路压力响应时间的影响程度，并基于响应面法进行了数值仿真实验，结果表明管长是影响压力响应时间最大的因素，同时压力响应时间的等高线图为气动控制管路的设计选型提供了理论参考。

为研究基于蠕动原理的仿生爬行机器人运动，以气动弯曲驱动器和伸长驱动器为机器人主体，设计了一种软体爬行机器人。针对爬行机器人在平面及管道中的运动，根据爬行机器人的力学特性和运动过程中摩擦力与驱动力之间的关系，分析了爬行机器人实现爬行运动的条件，提出了爬行机器人驱动方式。通过实验，验证了所提出的驱动方式能够实现软体爬行机器人的移动，为今后软体爬行机器人的研究及应用提供了基础。

对于大型民用飞机,机身后体的阻力对全机阻力特性影响较大。为减小后体阻力,目前大多数民机在设计时重点研究后体参数(如上翘角、扁平度、长细比、收缩比等)对阻力特性的影响,但由于后体流场极为复杂,后体参数的设计并不能明显改善机身后体的气流分离现象。针对机身后体流场气流分离的特点,提出了一种在机身后体加装端板的方法,通过后体端板产生的旋涡达到改善机身后体气流分离的目的。结果表明:改进方法能有效地改善后体流场特性,优化机身后体气动性能。

气动技术正朝着智能化、无线化的方向发展，越来越多的智能传感器引入到气动系统来实现监测与反馈，因此实现传感器长期稳定的供能是当前气动系统亟待解决的关键问题之一。研究表明，利用压电材料可产生毫瓦级的电能输出，能量级数可以满足低功耗传感器的能耗需求，因此该技术有望作为一种新型的供电技术为电池续航，使低功耗传感器长时间稳定地工作。基于此，介绍了压电能量收集技术的起源，气体激励下的压电俘能器结构与研究现状，以及气动系统压力能转化为电能的相关工作。研究结果表明，压电材料可以将气体压力能直接转化为电能，其单片最大输出功率接近10mW，通过对电能的整理与存储可使气动系统中磁性开关正常工作。该技术可增大电池的使用寿命，甚至将来或可成为气动系统低功耗传感器能量的主要来源。