有杆气缸伺服系统是各行各业应用气动技术的最基础系统,其系统中存在的变负载、摩擦力、模型参数不精确等非线性扰动以及流量比例阀输入饱和、控制死区实际问题严重影响气动系统的跟踪控制性能。所以本课题以有杆气缸伺服系统为研究对象针对以上问题提出有效控制策略,以提高系统跟踪性能和控制精度。首先,说明了研究课题的背景与意义,以及当下有杆气缸伺服系统轨迹跟踪控制研究现状。介绍有杆气缸伺服系统平台结构组成、工作原理及控制难点,并且对本文的研究思路进行了系统地阐述。其次,为解决有杆气缸伺服系统中的摩擦力、变负载问题,将超螺旋算法应用于扩张状态观测器设计过程中,设计出的超螺旋扩张状态观测器可以实现在有限时间内对摩擦力、变负载带来的未知非线性扰动准确估计,而且基于幂积分技术构造出一种有限时间控制器成功改善了有杆气缸伺服系统的跟踪控制性能。再次,为解决摩擦力模型测量参数不准确与流量比例阀输入饱和问题,设计出一种时变增益扩张状态观测器对摩擦力模型测量参数不准确带来的非线性扰动进行有效估计,基于控制量误差与跟踪误差构造辅助动态系统,将辅助动态系统状态用于抗饱和控制器设计中以解决了输入饱和问题,通过跟踪测试实验,结果证明抗饱和控制策略确实能解决测量参数不准确与输入饱和问题。最后,为解决空气可压缩、摩擦力等带来的非线性扰动以及流量比例阀控制死区问题,并验证自适应算法在实际气动系统中的实用性,通过假设摩擦力与控制死区等带来的系统非线性扰动存在上界函数,设计估计函数用于估计由上界函数系数构造出的估计参数,将所得的估计值用于控制器设计中,实现了对系统非线性补偿,并解决了控制死区问题。