为实现对单杆气缸活塞运动轨迹的精确控制,本文提出了一种基于扩展干扰观测器的非线性级联控制方法,利用扩展干扰观测器估计干扰与未知模型参数信息,通过非线性鲁棒控制律抑制参数与干扰估计误差、未建模动态的影响。该级联控制器由内环压力控制回路和外环位置回路两部分组成,分别采用滑模控制理论进行设计,利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。试验表明,所设计的控制器能获得良好的轨迹跟踪控制性能,对干扰和系统参数变化具有较强的性能鲁棒性。

从实用和安全的角度，对矿用调度绞车传统的机械式深度指示器进行改造性设计，采用LPC2220、霍尔传感器、光耦、LED等核心器件构成新的深度指示系统，能够为操作人员提供直观、有效的提升深度数据，提高了绞车的可操作性，保障安全的同时提高了生产效率。

带式输送机在起动时往往伴随着胶带应力波动而产生动张力,给张紧装置带来冲击。研究蓄能器在张紧装置中如何更好地吸收冲击,建立了系统的数学模型,并通过Matlab仿真得到系统的阶跃响应曲线。根据仿真结果,分析了系统的动态特性并就蓄能器的容积和管路长度提出改进意见。

搭建了气动肌肉收缩力测试实验台,通过分析不同压力、行程、收缩速率及频率下气动肌肉收缩力与位移的关系曲线,得出气动肌肉的力-位移迟滞现象具有非对称性、非局部记忆性、大压力弱相关性和准率不相关性。针对常见Prandtl-Ishlinskii(PI)类模型难以准确描述气动肌肉力-位移迟滞曲线的问题,对通用PI迟滞模型的dead-zone算子进行方向上的修正,建立气动肌肉修正PI+Dead-zone迟滞模型,利用最小二乘法进行参数辨识,并与经典PI模型、经典Bouc-Wen(BW)模型、PI+Polynomial模型、Wang-Wen模型、BW+Polynomial模型进行精度对比分析。结果表明,PI类模型性能显著优于BW类模型,且修正PI+Dead-zone模型精度最高,各行程下绝对平均误差不超过1 N、均方差不超过1.5 N,能无差别处理气动肌肉力-位移迟滞曲线非对称性问题。小行程工况下,气动肌肉经典PI模型也具有一定的描述其力-位移迟...

为便于控制器设计，针对典型气动伺服系统，建立了缸内热力学过程较准确的简化数学模型，并搭建了实验平台测量了空气与气缸内壁间的热传导率。实验表明，该简化热力学模型可以较精确的预测腔内压力变化。

以货物装卸机械手的液压系统为研究对象，利用AMESim软件建立机械手液压系统模型，设置模型参数，主要针对手爪抓取货物时，对其液压系统进行仿真。仿真结果表明：系统响应速度较快，稳定性较好，为货物装卸机械手液压系统优化设计提供了新方法。

张紧装置是带式输送机的重要组成部分。该文针对国内某煤矿顺槽输送机对张紧装置的大张紧行程、与卷带装置兼容等特殊要求，设计了张紧装置的液压系统回路。现场结果表明，所设计的液压系统通过液压绞车实现张紧或松弛胶带，油缸和蓄能器缓冲胶带应力波带给张紧装置的压力冲击，提高了顺槽带式输送机的的稳定性和可靠性。

针对高速开关阀控气动位置伺服系统所具有的模型参数不确定性、不确定非线性以及外干扰为实现气缸的高精度运动轨迹跟踪控制设计了基于标准投影映射的自适应鲁棒控制器。该控制器通过在线最小二乘参数估计来减小模型中参数不确定性利用基于反步法设计的非线性鲁棒控制来抑制参数估计误差、不确定非线性以及外干扰的影响从而保证一定的瞬态性能和高的气缸运动轨迹控制精度。由于运用了标准投影映射以保证在线参数估计有界控制器的两个部分可以独立进行设计。试验表明所设计的控制器能获得良好的轨迹跟踪控制性能对干扰具有较强的性能鲁棒性系统跟踪幅值为0.09 m频率为0.5 Hz的正弦期望轨迹时最大绝对跟踪误差为1.51 mm标准跟踪误差0.72 mm。