气动加载系统存在着时变、时滞、强耦合、非线性等诸多不利于控制的因素。本文针对气动加载系统各种不利于控制的因素,设计了采用分数阶PID(FOPID)控制的气动加载系统,并结合粒子群算法对FOPID控制器的参数进行了优化,实现了输出压力跟随给定波形输出的优化控制。分别对系统进行了不同输入波形的仿真和实验验证,并和传统整数阶PID控制进行了比较。实验结果表明,FOPID控制的控制精度高、响应速度快、抗干扰能力强,能够更加有效地实现输出压力跟随给定波形输出的控制。

为了研究机构在复杂压力作用下的材料性能,设计了一套气动变载荷压力加载系统用来模拟复杂压力加载作用。但由于在实际气动压力加载系统应用中存在易受干扰、时滞性大和非线性等问题,难以实现给定波形的精确跟踪。为了提高气动变载荷压力加载系统的跟踪精度,设计了一种分数阶PID(proportion integration differentiation)改进型自抗扰控制器应用于气动变载荷压力加载控制之中,该控制器利用分数阶PID取代常规自抗扰控制器中的非线性状态误差反馈器,因此结合了分数阶PID控制器良好的动态性能和自抗扰控制器良好的抗干扰能力。和常规自抗扰控制进行了仿真和试验比较,结果表明,该控制算法响应速度快,跟踪精度高,抗干扰能力强。

针对气动加载系统压力跟踪控制中的强耦合性、强非线性、不确定性等问题,将跟踪微分器(TD)作为反馈滤波器加入到无模型自适应控制(MFAC)中。结合2种方法的优点,可以有效抑制外界干扰对系统带来的影响,获得更好的输出性能,提高控制系统的鲁棒性。在气动变载荷摩擦磨损实验机控制平台上进行了实验验证,与无模型自适应控制进行对比,实验结果表明,改进的控制器具有抗干扰性强、响应速度快、鲁棒性强等特点。

为解决一类轻载电液位置伺服系统线性自抗扰控制器设计过程中面临的阶次选择问题,本文从系统特性、频域等角度,分析自抗扰框架中“积分器串联结构”与轻载电液位置伺服系统之间的内在联系,得到轻载电液位置伺服系统在自抗扰控制框架下是本质“一阶”系统的结论,从而合理设计了1阶线性自抗扰控制器.在此基础上,提出了有效的控制器参数整定方法,并分析了闭环系统的稳定性.仿真和试验结果表明,与高阶相比1阶线性自抗扰控制器可以更好地控制动态过程较快、负载较轻的惯性负载电液位置伺服系统,为自抗扰控制在液压伺服领域的工程应用提供了参考.

针对电液位置伺服控制系统的比例阀死区、参数不确定及外部未知扰动等问题,设计了由自抗扰控制器与死区逆补偿构成的串联控制器。首先基于实验辨识构造死区逆模型对死区进行预补偿,然后根据系统特性设计了一阶自抗扰控制器,构造改进的扩张状态观测器对“总扰动”进行实时估计,并通过非线性控制律给予主动补偿。联合仿真与试验结果表明,所提出的串联控制器有效地补偿了比例阀死区,提高了系统动态性能和位置跟踪精度。

针对电液比例控制系统存在的时变性、非线性、强耦合以及液压参数摄动等问题,提出一种带补偿的迭代学习控制(ILC)算法。在分析电液比例位置伺服系统机制的基础上,建立系统的数学模型。设计不严格依赖于系统精确模型的迭代学习算法,以非常简单的方式处理不确定度相当高的非线性强耦合动态系统。为解决误差收敛过程中存在的抖动和尖峰毛刺,在算法中加入输入和误差补偿。利用先前控制输入和误差的变化量,对系统进行补偿。仿真和实验结果表明:迭代学习控制算法能够有效实现系统对期望轨迹的精确跟踪;与传统PID控制相比,迭代学习控制提高了系统的控制精度和快速跟踪能力。

为研究不同重力环境下空间机构运动过程中含间隙铰的运动特性,以含间隙曲柄摇杆机构为研究对象,进行了不同重力环境下含间隙旋转铰质心运动行为分析。采用连续接触等效模型建立地面和空间微重力环境下的含间隙曲柄摇杆机构模型;继而在ADAMS软件中搭建模型,分别进行不同重力环境、间隙大小和曲柄转速条件下的含间隙曲柄摇杆机构仿真实验,并完成含间隙旋转铰质心运动特性分析。仿真结果表明：重力场加速度为0时,含间隙旋转铰质心运动行为基本不受转速影响;重力场加速度为1g时,含间隙旋转铰质心运动范围随转速的增大而增大。且两种重力环境下的仿真结果均显示出,间隙越大,含间隙旋转铰质心运动行为越容易发生突变。

内高压成形机水平缸同步控制技术对汽车管状零件的生产具有重要意义。对基于实验平台建立的液压系统数学模型进行了Matlab同步控制仿真研究，以及控制系统优化后的实验验证，从引入比例方向阀中位死区补偿和采用西门子专用闭环模块FM355C两个方面对水平缸同步控制进行优化改进。实验结果表明：中位死区补偿可以提高比例阀的响应速率，专用闭环模块FM355C具有优于集成闭环控制函数FB41的同步控制效果，实验中水平缸对模拟曲线的跟踪效果有了较大的改善，并提高了同步控制精度。

本文提出了减少ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ点数的几种有效方法，这些方法不仅适用于适用于电梯，而且可以推广到机械电梯ＰＬＣ控制系统中，对于减少电梯ＰＬＣ控制系统的成本，具有一一的实用推广价值。

气动加载系统具有时滞、时变及强非线性等特点为了提高气动加载系统的控制精度克服传统PI控制算法的不足提出一种气动压力加载系统的模糊自适应逆控制方案。利用模糊辨识理论对气动加载系统进行离线逆建模得到初始逆模型并将该初始逆模型作为初始控制器控制气动加载系统的输出压力运行过程中采用最小方均根（Least mean squareLMS）滤波算法在线修正控制器的参数。基于VC＋＋6.0软件开发平台设计系统实时控制程序在一套电气比例压力阀控气动加载系统上进行试验研究。通过与PI控制算法、模糊比例积分微分（ProportionintegrationdifferentiationPID）控制算法进行比较结果表明设计的气动加载系统控制器控制精度高、响应速度快、抗扰能力强。