点焊焊枪是汽车白车身焊接工艺的关键设备,白车身焊接质量直接影响到汽车的车身质量。随着汽车市场的繁荣,传统的气动焊枪因控制精度差、寿命低等缺点已无法满足白车身焊接要求。本文将对气动伺服焊枪系统的位置控制进行研究,首先设计了气动伺服焊枪的气动回路,针对气动伺服系统的阀控缸环节进行详细的数学模型推导,根据研究对象相关参数计算出系统的传递函数,并运用MATLAB分析传递函数频率特性,判断系统的性能。分析结果表明系统稳定但动态性能较差,需要添加控制器提升系统动态性能。分别设计PID控制器、模糊PID控制器和分数阶PI~λD~μ控制器,其中分数阶PI~λD~μ控制器使用稳定裕度法整定参数,PID控制器使用临界比例度法和稳定裕度法两种方法整定参数。在Simulink中分别搭建三种控制器控制的系统仿真框图,对比三种控制器对单位阶跃信号的动态响应曲线,仿真结果表明分数阶PI~λD~μ控制器对气动伺服系统具有很好的控制效果,系统具有良好的信号追踪性能、强抗干扰能力和强鲁棒性。分析分数阶PI~λD~μ控制器五个参数的变化对系统性能的影响,五个参数在小范围内变化对系统的影响不大,进一步证明分数阶PI~λD~μ控制器使系统具有较强鲁棒性。使用AMESim和Simulink软件进行联合仿真验证了气动伺服系统数学模型的正确性和基于数学模型研究的合理性。最后实验探究分数阶PI~λD~μ控制下的气动伺服焊枪的定位精度和重复定位精度,实验结果表明分数阶PI~λD~μ控制的气动伺服焊枪定位精度和重复定位精度达到0.5mm。