气动技术以其结构简单、成本低、可靠性高的优点,被广泛的应用于非标自动化、智能机器人、航空航天等领域。由于气体的可压缩性、摩擦力的不确定性等气动系统中难以精确处理的难题,气动位置伺服系统的控制精度通常是学者们致力于研究的热门话题。本文将从课题组研制的高频振动减摩气缸出发,寻找切合此气缸的振型以及谐振频率,研究其振动减摩效果,最终利用自适应鲁棒控制策略与振动减摩原理相结合来提高气缸运动轨迹跟踪精度。气缸的减摩效果是由气缸所选择的振动模态以及谐振频率决定的。本文从建立振动减摩样机的模型出发,利用ANSYS仿真软件分析三种振动模态对于气缸样机的影响,之后进行谐响应分析,选择最优的振型。结果表明一阶纵向振动模态切合本文研究内容。后续对已加工的高频振动减摩气缸进行实验条件下的阻抗分析,确定了一阶纵振的谐振频率。进一步的,对于振动减摩样机进行动静摩擦力实验,由实验结果可知:压电堆的激励电压越高,摩擦力的减少量就越大,但当激励电压和谐振频率一定时,减摩效果会随着气缸两腔压力的升高而削弱。总的来说,在对气缸施加振动时,其动、静摩擦力都有了一定程度的降低。为研究控制策略对于本文气动系统控制精度的影响,需要对系统的各个部分建立较为精确的数学模型,设计两种控制器,观察其仿真结果。首先利用反步法设计确定性鲁棒控制器,并对其搭建仿真平台。结果表明:此控制器能够以较小的增益使系统较快地进入稳定的状态,且跟踪误差较小,但由于需要外部参数调节,仿真时会花费较多的时间。后续的进行自适应鲁棒控制器的设计,此控制器在保持确定性鲁棒控制器的优点下,增加了参数自适应部分,使系统能够在线估计参数,从而达到最优的跟踪效果。虽然仿真结果在一定程度上证明了控制器的有效性与可行性,但对于实验的研究还需进一步的探讨。为探究振动减摩理论与高精度控制策略结合的可行性,本文搭建了气缸位置伺服实验平台并对其进行实验研究。为解决系统实时性的影响,搭建了x PC实时控制系统平台。在系统运算中,通过编写S-function模块中的C语言程序,简化了模型,提高了效率。在前文的基础上,首先通过对于未施加振动的系统进行轨迹跟踪实验,实验证明了仿真结果的真实性,因自适应鲁棒控制有着在线的参数辨识,其跟踪精度要高于确定性鲁棒控制。后续的,系统引入了高频振动,在气缸进行轨迹跟踪实验过程中加入振动,观察其能否在原有的基础上减小实验的跟踪误差。实验结果表明,在施加振动的过程中,系统能在保持稳定的同时有着15%左右的误差减小量,且自适应鲁棒控制的跟踪精度仍然要高于确定性鲁棒控制。随后对两种控制策略进行随机信号的振动减摩实验,实验再次证明了振动减摩原理与高精度位置控制策略结合的有效性。最后在实验过程中突加干扰,系统能够保持稳定,结合振动减摩实验,可以证明自适应鲁棒控制具有很好的鲁棒性能。