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1绪论 1

1.1 气动伺服技术的发展和应用 1

1.2 气动伺服系统的组成及分类 2

1.2.1 气动伺服系统的组成 2

1.2.2 气动伺服系统的分类 3

1.3 气动伺服系统的特点 4

1.3.1 气动技术的特点 4

1.3.2 与液压伺服系统相比气动伺服系统的特点 5

1.4 近代控制策略在气动伺服控制中的应用概况 6

1.4.1 改进的PID控制 6

1.4.2 状态反馈控制 7

1.4.3 鲁棒控制 8

1.4.4 滑模变结构控制 9

1.4.5 自适应控制 10

1.4.6 神经网络控制 11

1.4.7 模糊控制 11

1.4.8 复合控制 12

1.5 系统辨识建模在气动伺服控制中的应用概况 13

参考文献 14

2气动阀控缸动力机构数学建模 19

2.1 气动位置伺服系统硬件在回路实时仿真研究平台 19

2.1.1 硬件平台 19

2.1.2 基于Visual C＋＋的控制策略研究软件平台 21

2.1.3 基于RTWT的控制策略研究软件平台 24

2.2 电气比例流量阀特性测试与分析 28

2.2.1 电气比例流量阀的工作原理 28

2.2.2 电气比例流量阀的特性测试与分析 30

2.3 气动执行元件摩擦力特性测试与分析 34

2.3.1 摩擦特性概述 34

2.3.2 气动执行元件摩擦力数学模型 38

2.3.3 气动执行元件摩擦力特性测试 39

2.4 阀控缸动力机构非线性数学模型 42

2.4.1 数学模型 42

2.4.2 基于Matlab的仿真模型建立 52

2.4.3 数学模型有效性验证 55

2.5 本章小结 58

参考文献 58

3气动位置伺服控制系统特性分析 60

3.1 系统特性试验研究 60

3.1.1 数字PID控制算法 60

3.1.2 工作参数对系统特性的影响 61

3.1.3 粘滑振荡现象 64

3.1.4 位移波动现象 64

3.2 摩擦力对系统特性的影响分析 66

3.2.1 比例阀控缸动力机构线性化数学模型 67

3.2.2 摩擦力对系统稳态精度的影响 70

3.2.3 摩擦力对系统动态特性的影响 71

3.2.4 粘滑振荡现象分析 74

3.3 比例流量阀非线性特性对系统性能的影响及补偿方法 79

3.3.1 比例流量阀的非线性特性对系统性能的影响 80

3.3.2 比例流量阀非线性特性的线性化 82

3.3.3 抑制位移波动的压力差辅助控制方法 86

3.4 基于AMESim的局部线性化模型的建立及系统特性分析 87

3.4.1 AMESim线性化分析工具 87

3.4.2 应用AMESim分析阀控缸系统特性的关键问题及解决方法 89

3.4.3 AMESim建立阀控缸机构工作点线性化模型的实现 91

3.4.4 基于AMESim线性工具的阀控缸机构特性分析 96

3.5 本章小结 98

参考文献 99

4气动位置伺服系统的状态反馈控制 101

4.1 基于“灰匣子”的阀控缸系统辨识建模及特性分析 101

4.1.1 模型结构 102

4.1.2 模型参数的辨识 103

4.1.3 辨识数据的获取过程 104

4.1.4 辨识实例及模型有效性验证 106

4.1.5 阀控缸动力机构特性分析 106

4.2 气动位置伺服系统基本状态反馈控制 110

4.2.1 气动位置伺服系统基本闭环反馈控制 110

4.2.2 压力差反馈校正理论分析 111

4.2.3 速度反馈校正理论分析 112

4.3 气动位置伺服系统改进的状态反馈控制 113

4.3.1 位置、速度和压力差微分反馈控制 114

4.3.2 位置、速度和压力差微分反馈控制器参数确定 116

4.3.3 试验结果 119

4.4 气动位置伺服系统带摩擦力补偿的位置压力双环控制 122

4.4.1 位置和压力双环控制气动位置伺服系统 122

4.4.2 摩擦力补偿方案 123

4.4.3 带摩擦力补偿的位置和压力双环控制系统 125

4.4.4 试验结果 125

4.5 气动位置伺服系统单神经元自适应状态反馈控制 127

4.5.1 单神经元自适应状态反馈控制 127

4.5.2 带摩擦力补偿的单神经元自适应状态反馈控制系统 129

4.5.3 试验结果 129

4.6 本章小结 132

参考文献 133

5模糊控制在气动位置伺服系统中的应用 134

5.1 模糊控制基本原理 134

5.1.1 模糊数学基本概念和基本运算 134

5.1.2 模糊控制器的基本结构 137

5.1.3 模糊控制基本理论 137

5.1.4 模糊控制器的主要设计因素 143

5.2 气动位置伺服系统的线性插值模糊控制 144

5.2.1 离散论域模糊控制 145

5.2.2 线性插值模糊控制 146

5.2.3 离散论域模糊控制器设计 148

5.2.4 仿真结果 152

5.3 气动位置伺服系统变参数双模糊控制器 155

5.3.1 带调整因子的模糊控制器原理 155

5.3.2 变参数双模糊控制器 156

5.3.3 变参数双模糊控制器的参数设定 157

5.3.4 试验结果 158

5.4 气动位置伺服系统T-S型模糊状态反馈控制 161

5.4.1 基于T-S模型的模糊控制原理 161

5.4.2 气动位置伺服系统T-S型模糊控制器设计 163

5.4.3 负载转动惯量的实时估计 169

5.4.4 试验结果 171

5.5 本章小结 173

参考文献 174