气动伺服技术具有清洁、功率质量比大、维护简便等优势,在机器人、医疗机械等场合应用广泛。本课题采用课题组现有高性能控制算法原型,加以改进后,研发了集成先进控制策略的气动伺服控制器,测试表明是国内高性能轨迹跟踪嵌入式气动伺服控制器成果。主要内容如下:第一章:详述嵌入式气动伺服控制器的研究进展,以及气动伺服系统的结构、建模和控制理论研究成果,明确了控制器主要研究内容。第二章:分析了直接/间接集成自适应鲁棒控制算法的结构,在此基础上加以改进,设计了压力观测器,证明是负载独立且稳定的,拟替代压力传感器;设计了Kalman滤波器用于在线滤波及估计速度和加速度,仿真和应用表明具有良好的效果,替代了高成本的速度和加速度传感器;测量了比例方向阀的准确模型。第三章:提出了基于DSP的气动伺服控制器电路方案,设计了单气缸和三轴平台的气动伺服控制器电路并制板了控制器。采用XINTF总线扩展了多通道AD采集和DA输出,设计反相器和异或器实现在同一Zone区域悬挂多个器件的方法;具有CAN通信隔离、开关量输出、和指示灯等功能,接口标准化。第四章:采用基于模型的设计方法实现了算法的嵌入式软件生成,并进行了软件在环(SIL)仿真验证,表明设计有效。提供算法运行的DSP环境,在主任务程序中根据定时器节拍标志运行复杂的控制算法,合理配置CAN外设,实现了高效通信;控制器具有参数掉电存储、在线调试修改功能,使得控制器更通用。第五章:搭建测试系统,编写了基于MFC的上位机控制、调试及监控软件,并详细测试气动伺服控制器性能。上位机监控软件实现了示教器的位姿采集与保存、轨迹数据传输与通信、实时控制器参数修改等六大模块,方便了控制器参数调优。单轴控制器达到了算法运行1ms实时性要求,运行稳定。负载实验表明系统具有良好抗冲击负载鲁棒性,控制器的稳态轨迹跟踪性能达到了平均误差与行程幅值的比小于1.5%的高精度,实现了预期目标。第六章:总结气动伺服控制器的研究工作,展望了未来研究方向。