近年来,面临能源消耗和废气排放的严峻挑战,高效节能的液压控制系统受到越来越多的关注。其中,节能效果和控制性能均比较突出的有电动静液作动器(EHA)和二次调节系统等。如何在保证系统节能高效的情况下,提高控制性能,改善控制方案的可操作性和易用性,是一项具有重要意义的研究课题。尽管已有不少学者对此进行了相关研究,但控制理论和实际应用之间还存在着较大差距,各项先进的控制技术在实施和工业应用的过程中还存在诸多挑战,如系统和环境中存在的不确定性、未知非线性以及控制方案的复杂度等。因此,亟需对电动静液作动器和二次调节系统的鲁棒控制技术进行研究,提高其在面对复杂环境时的鲁棒性和控制精度,降低控制方案的复杂度,使其得到更好的推广应用。定量反馈理论(QFT)是用于设备存在不确定性和未知干扰的情况下,设计低频宽鲁棒控制器以获取期望输出的一种频域设计方法。由于该方法是基于Nichols图的,设计者能够通过可视化地调整开环频率响应曲线使其定量地满足给定的性能指标,从而洞见各种性能的折中,降低控制方案的复杂度,有效地避免过设计。鉴于上述研究背景及定量反馈理论的应用前景,本文围绕电动静液作动器和二次调节系统,应用定量反馈理论,展开具体研究如下:(1)面向具有高精度和高重复性要求的应用场合,考虑液压控制系统中存在的参数不确定性以及未知非线性(泄漏和摩擦),提出了一套应用于EHA的采用泄漏和摩擦补偿的鲁棒高精度位置控制方案。针对由负载变动或模型不准确引起的参数不确定性,应用定量反馈理论进行鲁棒控制器设计,可视化地满足了预设的鲁棒裕度、灵敏度抑制和跟踪性能等指标,避免了过设计。进一步根据实验数据获取了系统的内泄漏模型,建立了相应的补偿方案。由于未在控制器中引入积分环节,从而避免了极限环,并提高了执行器的响应速度。最后,基于LuGre摩擦力模型对执行器中的摩擦力进行了辨识,通过在回路中引入观测器进行了补偿。实际的摩擦力变动及负载波动均被视为外部干扰,且在QFT控制器设计阶段进行了抑制。基于EHA实验台,对采用泄漏和摩擦补偿的鲁棒位置综合控制方案进行验证,系统的瞬态和稳态位置跟踪性能都得到了很大提升。(2)面向远程的、危险的或是其它不可靠近的场合,结合远程在线和高效节能的优点,作者首次针对基于EHA的远程控制机械手展开研究。考虑到操作者手臂、主动机械手和环境动特性准确建模的困难,针对应用于EHA远程机械手的双向控制方案,提出了一种基于QFT的定量分析方法。通过采用定量反馈理论,将操作者手臂、主动机械手以及环境中的参数不确定性描述在设备样本中,用于定量计算设计边界,设计过程中稳定性和透明度之间的折中被可视化。应用该定量分析方法,针对四种典型的双向控制方案,即力控制(FR)、位置误差(PE)、共用柔性控制(SCC)以及无源力反馈(FRP)方案,在仿真环境下调定了双向控制器的参数,并通过EHA远程机械手与软、硬环境的接触实验进行了性能验证和评估。此外,作者还进一步将此前设计的鲁棒位置控制器应用于从动机械手回路,从而改善了双向远程控制的位置跟踪精度。(3)面向惯性负载大并且周期性工作的液压挖掘机回转系统,作者研究了多输入多输出的定量反馈理论(MIMOQFT)在二次调节静液驱动中的应用。考虑负载波动、粘性摩擦和液压油体积弹性模量中存在的参数不确定性,以及来自环境的输出端干扰,根据设定的鲁棒稳定裕度、灵敏度抑制和跟踪性能指标,提出了一种两输入两输出的QFT对角控制方案。采用Simulink和SimHydraulics两种系统模型对该控制方案针对参数不确定性、未知干扰和非线性摩擦进行仿真评估,压力和速度通道均显示了良好的跟踪性能和鲁棒性。整个设计分析过程是可视化的,因而降低了该两输入两输出系统控制方案的复杂度,提高了二次调节静液驱动技术的可应用性。