气缸驱动系统由于系统构成简单、元器件价格低廉且维护容易等特点在工业自动化领域得到广泛应用。节流阀控气缸存在不能在中间位置停止、速度稳定性差等缺点。采用比例/伺服阀控制能够实现准确的中间定位和气缸平稳运行,但是比例/伺服阀缺点是结构复杂、价格昂贵、对污染敏感等。因此,研究一种结构简单、价格低廉的控制元件,在低成本的前提下实现气缸较准确的中间定位和平稳运行,具有实际意义。针对这个目标,提出了一种结构简单、成本低、体积小的集成式数字阀结构设计方案。针对该集成式数字阀和该阀控制的气缸驱动系统展开了一系列的研究工作,包括集成式数字阀的结构设计、集成式数字阀控气缸系统的数学建模、控制策略研究及试验研究等。论文首先针对现有数字阀存在输出流量小、体积大等问题,提出了一种集成式数字阀结构设计方案。对单个开关阀的结构进行了研究。通过理论分析确定了开关阀的并联方式。运用CFD仿真软件对阀的流场进行了仿真研究,确定了开关阀的最优位置顺序。对所研制的集成式数字阀的样阀进行了特性测试,测得集成式数字阀的最大流量为106.5L/min,最小输出流量4.7L/min,开启响应时间7.4ms,关闭响应时间10.5ms,能够满足集成式数字阀的技术需求。通过理论分析,建立了集成式数字阀控气缸系统的数学模型,根据系统的特点设计了系统的位置和速度控制策略。并结合所建立的系统的数学模型,对集成式数字阀控气缸的位置控制和速度控制进行了仿真研究,为后续的试验研究打下了基础。设计了集成式数字阀气缸试验系统,选定了系统所需的硬件,编制了系统控制程序,并完成了系统调试。进行了集成式数字阀气缸位置控制试验,试验结果表明:采用PID+模糊混合控制策略时,系统超调量小、响应速度快、稳定性好,动态性能较好,系统重复定位精度可达0.3mm,运行时间小于1.3s。对集成式数字阀气缸速度特性进行了回归试验研究,试验结果表明:不同工况下系统的速度波动值在0.08~0.12之间,与节流阀控气缸相比,速度波动值降低了70.4%~83.6%,气缸运动平稳性大大提高。本课题所研制的集成式数字阀具有结构简单、体积小等优点,成本仅约为气动伺服阀的五分之一、比例阀的三分之一,在低成本的前提下实现了气缸较准确的中间定位和平稳运行,具有广阔的应用前景。