升沉补偿系统对于提升水下机器人安全作业和收放能力具有重要的意义。电液位置控制系统是主动式升沉补偿系统的主要组成部分。由于电液比例控制功率损失小、抗污染能力强,能够适应复杂工况,因此,选用电液比例阀组成电液比例位置控制系统。目前,电液比例控制技术本身的研究已经取得很多成果,但是,面向主动式深沉补偿系统的电液位置控制系统由于其特定的应用背景和特点,需要对其进行特别设计。本课题来源于八六三项目—“水下ROV系统关键技术研究”,是深沉补偿技术研究主要组成部分,目标是设计出一套能够用于深沉补偿系统的电液比例位置控制系统。结合深沉补偿系统的应用背景和系统优化升级的需要,本文设计了一套模块化的闭环电液比例位置控制系统。本文的主要工作包括:(1)设计了系统的总体结构。系统分为执行机构、位移传感器、数字式PWM比例阀放大器模块、信号转换模块、主控制器模块和监控计算机模块等几个主要部分。系统输入为液压缸活塞杆位置的指定值,输出为活塞杆的实际位移,控制目标是使得输出能够跟踪指定输入。(2)设计了系统的部分组成硬件,包括PWM数字式比例阀放大器、信号转换模块和继电器驱动模块。其中,PWM放大器模块以AVR单片机作为控制器,以低端电流采样方法获得实际输出电流,以MOS管作为功放器件,组成了电流闭环控制系统;信号转换模块以AVR单片机为控制器,通过AD口采集传感器数据,通过IO口连接继电器驱动模块以控制继电器进而控制电磁方向阀,通过I2C总线向比例阀放大器发送电流控制命令,通过RS232总线与主控制器通信;继电器驱动模块以光耦器件实现隔离功能,以MOS管实现功率放大功能以驱动继电器工作。(3)设计了完成系统各模块功能所需的软件。PWM放大器的软件部分除了数字式PID控制算法的实现、反馈数据采集、数据通信功能外,还包括了I2C接口的驱动程序。此外,还用MFC为放大器设计了运行于PC机上的调试软件。将嵌入式操作系统uC/OS-II移植到了主控制器模块的微控制器STM32F107VC上以提高控制的实时性和降低软件设计的复杂度。电液比例位置控制算法由该模块实现。同时,还基于MFC设计了PC机上的系统监控软件,该软件具有调整控制算法、系统测试、系统实时监控等多项功能。(4)系统控制策略的研究。对PID控制算法在电液比例位置控制系统中的应用进行了实验研究。提出了用于离散时间系统的间接自适应模糊滑模控制(DTIAFSMC)算法,对其在电液位置控制中的应用进行了仿真和实验研究。实验结果表明,该系统能够实现基本的位置跟踪。