针对气动系统的非线性,提出一种模糊PID控制算法,使用高速开关阀,对气动执行器进行伺服定位控制。实验结果表明,在不同条件下,控制算法都有较好的控制能力,系统具有良好的动态和静态特性。

建立了PWM高速开关阀控制的气动人工肌肉单关节的4阶SISO动态数学模型,针对实现轨迹跟踪目标,采用输入输出线性化方法得到相对阶数为3的等价系统,该等价系统零动态渐近稳定。由于系统具有参数不确定性和未建模动态特性,采用了带积分的滑模变结构控制。实验结果表明,采用基于等效降阶模型的鲁棒控制,当模型存在误差时,能在关节的整个运动范围内实现较高精度的轨迹跟踪,且对气源压力和负载变化等外加干扰具有良好的鲁棒性。

本文使用一种五点开关PWM控制算法对高速开关阀控气动执行器进行位置伺服控制。分析了开关阀的启闭滞后现象,并提出了一种修正方法,该方法可有效地消除系统的静态误差。实验结果表明,用高速开关阀可以实现快速、精确的气动执行器位置伺服控制。

针对现有嵌入式气动伺服控制器的软件功能不足,设计实现了基于DSP的嵌入式气动伺服控制器;建立比例方向阀控气缸系统的模型,采用基于反步法设计的自适应鲁棒控制策略,在线参数估计进一步提高了稳态跟踪精度.运用基于模型的设计方法,在MATLAB/Simulink工具下进行算法设计仿真,将模型进行系列转换后可以自动快速生成控制器控制算法软件,结合DSP硬件驱动和上位机监控软件进行实验验证.结果表明,气动伺服DSP控制器轨迹跟踪误差在5%内,达到了控制周期小于1ms的实时性.

在气动伺服系统中实现高精度控制,通常需要采用要求全状态信息的基于模型的非线性控制算法。鉴于轻量化的设计要求或者出于成本的考虑,构建压力观测器来代替压力传感器。首先,采用李雅普诺夫稳定性理论来论证所设计的压力观测器的全局稳定性。其次,通过试验研究,选取满足试验要求的多变指数值。然后,任意设定偏离实际值的压力观测器初值,以证实该压力观测器收敛迅速且不断逼近真实值。另外,通过作用一个变刚度的载荷于系统,以证明该压力观测器是负载独立的。最后,试验表明采用所设计的压力观测器来实现气动系统的伺服控制是有效的、可行的。

为了精确描述气缸的摩擦力,实现气缸的高精度轨迹跟踪控制,并提高算法的可移植性,提出基于遗传算法的气缸LuGre摩擦模型参数辨识方法和基于气缸充气腔压力变化的比例方向阀死区辨识方法。通过仿真分析,验证遗传算法在辨识摩擦力静动态参数时的可靠性;以单缸气动伺服系统为研究对象,分别建立比例方向阀和气缸的数学模型,设计基于反步法的非线性鲁棒控制器,开展气缸活塞运动跟踪不同频率的正弦轨迹曲线和三阶加减速曲线实验。研究结果表明:基于遗传算法的摩擦力参数辨识和基于气缸压力变化的比例方向阀死区辨识方法均能获得精确的辨识结果,本文所设计的控制器能实现气缸高精度轨迹跟踪控制。

以可编程序控制器(PLC)为控制单元的气动系统教学实验台不但能让学生学会正确设计、安装、调试气动控制系统技能而且还能使学生熟悉气动系统与电子技术以及计算机系统的信号传递和控制功能.该实验台是一个典型的机、电、气动、计算机一体化的实验装置.

为获得气动伺服系统比较精确的模型参数,有必要对中位电压、固定容积和泄漏流量进行参数辨识.根据相同控制电压下端口A和端口B的稳定压力不同的物理现象,通过2条压力稳定比值曲线求取偏移量的最小值来获得比例阀的中位电压;根据无杆气缸始端和末端的压力响应曲线不同但稳定压力相同的物理现象,通过压力相同则泄漏的质量流量相同来求取无杆气缸的固定容积;同时,为描述阀口开启交界处的快变的质量流量且克服泄漏流量公式与阀口质量流量公式的不连续问题,将泄漏流量转化为一种泄漏面积意义的拟合.试验表明,上述结构参数和特性参数的辨识,减小了模型不确定,提高了自适应鲁棒控制器的控制精度且控制量非常光滑.

本文介绍了用于检测ABS柱塞泵性能的测试系统的设计和开发本系统实现了对ABS柱塞泵各种性能的自动测试为其提供了快速、准确、安全、可靠的在线检测系统.

依据气动电磁阀的性能要求、技术条件以及相关标准的要求，设计了气动电磁阀综合性能测试系统，详细分析了各性能的测试方法，并在此基础上对某二位三通电磁开关阀进行测试，测试结果证明了测试系统的通用性和可靠性。