阀控液压缸系统是液压控制系统中应用较为广泛的一个分支,其被大量应用于国防、航天等行业。随着社会不断发展,对液压伺服系统的控制精度提出了更高的要求。因此对液压控制系统中的非线性部分进行详细讨论,设计出更为接近实际情况的数学模型及合适的控制器很有必要。本文以阀控液压缸系统为研究对象,考虑伺服阀的实际工作状态,如伺服阀流量方程中流量系数和压力增益的非线性特点,建立新的阀控缸系统非线性数学模型。同时结合滑模控制和模型预测控制的优点,本文设计了滑模预测控制器,并将其应用于电液位置控制系统中。分别通过MATLAB仿真和Simulink与AMESim联合仿真分析了滑模预测控制算法达到的效果。最后,在仿真调参的基础上,利用实验装置分别进行了数学模型和位置跟踪控制的实验验证。具体工作可做如下总结:首先,建立了阀控液压缸系统的非线性数学模型。在传统的伺服阀流量方程基础上,结合流体力学的内容以雷诺数为依据对各阶段的流量系数进行了改写,同时利用数学函数对压力增益进行了拟合,建立了新的伺服阀流量方程。进而,联立液压缸两腔之间的流量连续性方程和外负载与液压缸之间的负载力平衡方程,构建了新的阀控液压缸系统非线性数学模型。其次,将滑模控制算法与模型预测控制算法进行结合,设计了滑模预测控制器。通过选择不同趋近律得到的控制律做对比,表明滑模预测控制算法具有较好的性能。在此基础上,将阀控缸系统的数学模型代入到滑模预测控制算法中,得到阀控缸系统位置控制的控制律表达,并证明了系统稳定性。此外,将计算得到的阀控液压缸系统的数学模型和滑模预测控制方法在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真,并与PID控制的仿真结果进行了对比。进一步的,还进行了Simulink与AMESim联合仿真,仿真结果表明滑模预测算法可使阀控液压缸系统位置控制达到较好的效果。最后,搭建伺服阀测试台和阀控液压缸系统,对数学模型和控制方法进行实验研究。理论计算模型与得到的实验数据误差较小,故可验证伺服阀流量模型的正确性和滑模预测控制的适用性。