并联机构凭借其高精度、高刚度、高承载能力的特点,近年来在飞机自动化装配领域表现出了显著的技术优势。随着气动伺服系统控制精度的不断提升,辅以结构与成本优势,将其作为并联机构的驱动系统具有重要的研究价值。而气动高速开关阀因其结构简单、成本低以及重复精度高等优点,在高精度气动位置伺服控制系统中得到越来越多的应用。因此,本论文以高速开关阀作为控制元件,开展气动位置伺服系统的高精度控制及其作为3-RPS并联机构驱动系统的相关研究。首先,搭建了高速开关阀控气动位置伺服系统的整体数学模型,并就高速开关阀的特性进行了着重分析。对PWM信号控制下的高速开关阀进行了动态响应特性与静态流量特性的仿真与实验研究,并设计了用于减小高速开关阀的死区和饱和区的占空比分段补偿策略。其次,针对常规PID控制难以实现气动位置伺服系统高精度控制的问题,设计了一种模糊PID控制策略,根据PID控制中三个控制参数的控制性能,引入模糊控制原理,根据系统的实时状态对PID参数进行在线调整,以满足系统动态过程中各阶段对于PID参数的不同需求。此外,为进一步提高系统的控制性能,基于所建立的系统模型,设计了一种基于模型的滑模控制策略,并将系统中气缸活塞的位移、速度、加速度以气缸左右两腔的压力作为状态反馈以确保系统的瞬态性能及高精度的轨迹跟踪控制。并通过搭建系统的闭环仿真模型进行仿真,仿真结果表明滑模控制相较于模糊PID控制具有更好的控制性能。再次,利用x PC半实物仿真系统,搭建了高速开关阀控气动位置伺服系统的实验平台,对各控制算法进行了实验分析与比较。跟踪频率为0.25Hz、幅值为20mm的正弦信号时,滑模控制下系统的平均跟踪误差仅为0.12mm,为幅值的0.6%,相较于模糊PID控制减小了63.6%。此外,设计外加干扰与负载变动两种实验方案,在各项控制器参数均未改变的情况下,验证了滑模控制相较于模糊PID控制对于参数变动与干扰具有更好的鲁棒性能。最后,以该气动伺服系统作为驱动设计了一种3-RPS并联机构,对并联机构进行了运动学理论分析,并搭建MATLAB-ADAMS联合仿真平台进行相应的运动学仿真研究。此外,搭建了并联机构的实验样机,通过气缸的高精度位置控制实现动平台的位姿控制。论文的主要创新工作为:以高速开关阀作为气动位置伺服系统的控制元件,通过改进型PWM驱动策略与占空比分段补偿策略大幅度提高了阀的控制性能;针对系统分别设计了模糊PID控制与滑模控制,实现气缸的高精度位置控制;设计了基于高速开关阀控气动位置伺服系统驱动的3-RPS并联机构,通过所提出的控制策略实现了并联机构位姿轨迹的高精度跟踪控制。