引言

       低成本、无污染的气动技术是重要工程技术之一。由于气动执行器摩擦力和气体可压缩性等非线性因素的影响，气动伺服系统的控制精度不高，因此其应用场合也受到限制。为此，研究人员采取了一系列有针对性的措施。本文将这些措施主要归纳为以下4类：高精度摩擦建模与补偿、采用先进控制策略、增大系统气刚度和改善气缸摩擦特性。

高精度摩擦建模与补偿

       鉴于气缸摩擦力是影响系统控制性能的重要因素之一，进行摩擦补偿是实现高精度气动伺服控制直接且有效的手段。上个世纪，有很多经典的摩擦模型被提出，如Stribeck摩擦模型、Dahl摩擦模型、LuGre摩擦模型。一些研究也发现基于摩擦补偿的气动伺服系引言统能够实现更好的运动控制性能。不过，由于摩擦具有不确定性和时变性等诸多缺点，气缸的实际摩擦模型很难精确建立。
    
采用先进的控制策略

       国内外学者在气缸运动控制方面进行了大量研究工作，目前广泛应用的控制策略主要可以分为两类：改进的线性控制和非线性鲁棒控制。对于改进的线性控制，研究人员大多采用增益调度、最优控制、人工智能等手段来弥补其不足，但精度提高的比较有限。对于非线性鲁棒控制，算法理论更为严谨，闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性也得到广泛论证。相比之下，非线性鲁棒控制一般能实现更高的控制精度。因此，本文主要介绍了滑模控制、基于反步法的鲁棒控制、自适应控制以及自适应鲁棒控制这四种非线性控制策略。
    
增大系统气刚度

       阀控气缸系统属于弹性系统。众所周知，弹性系统的刚度越大，抵抗外部干扰能力就越强。对于目前的阀控缸系统来说，其刚度仍然有提升的空间。通过控制的手段激发系统刚度的潜力，即刚度的最大化控制，理论上可有效提高气缸运动伺服控制精度。这方面研究并不多，但相关研究结果已经表明通过增大系统气刚度来提高精度是可行的。因此，增大系统气刚度是未来值得继续研究的方向。
   
改善气缸摩擦特性

       气缸中的摩擦力主要由密封件与接触表面之间的相对运动产生。摩擦的存在有利有弊。一方面，摩擦具有增加阻尼使系统稳定的优点。另一方面，摩擦可能会导致密封件磨损、输出力降低以及低速运动的爬行现象。因此，气缸中摩擦的存在往往弊大于利。减弱或消除摩擦可以有效改善气缸摩擦特性，这也一直是气动领域所热衷的研究方向。目前，间隙密封技术、磁流变密封技术、振动减摩技术、气体润滑技术等多种技术已经被应用到气动领域并有效改善了气缸摩擦特性。
   
结论和展望

       总的来说，现有方法对气缸运动伺服控制精度的提升似乎达到了瓶颈。在今后的研究中，我们将考虑整体消除气缸摩擦以去除其中的不确定部分，并引入恒定或可控的阻尼使气动系统快速稳定。希望这样可以使气动系统的控制精度的瓶颈得以突破，甩掉一直以来“运动不平稳、控制精度不高”的标签。