气压伺服系统现已实现了定位控制，能够应用于多点定位工业现场。气压系统轨迹跟踪的研究是对气压定位系统研究的进一步深入。本文即研究双轴气压伺服轨迹跟踪系统。研究从提高单轴性能和双轴误差补偿控制两方面进行。　　对于单轴气压伺服系统，首先研究了其动力机构的模型和特性，气压伺服系统在中位时两腔的压力动态特性相近，而在两端时相差较大。研究了控制阀的有效开口面积的非线性，采用多项式拟合后利用其逆函数进行了补偿。补偿后的系统特性有较大改善。运用在定位控制中取得良好效果的状态反馈控制器构成闭环控制系统，并在此基础上研究提高单轴跟踪性能的策略。　　为提高单轴气压伺服系统的抗干扰能力，设计了干扰观测器和Q滤波器。其中干扰观测器利用名义闭环系统的逆以识别等效到系统输入节点的干扰量并予以消除。Q滤波器则一方面使得干扰观测器物理上可实现，并降低干扰观测器的高频增益以避免增大测量噪声的有效带宽。另一方面在存在一定的闭环系统特性的变化的情况下，可以保证干扰观测器的鲁棒稳定性。　　为了减小摩擦力对跟踪性能的影响，基于实测摩擦力设计了摩擦力前馈补偿器。该补偿器利用目标轨迹给出摩擦力补偿的补偿量，与基于实测轨迹的反馈补偿方式相比，它可大大减小补偿延迟，具有良好的补偿效果。　　为了减小动态跟踪误差，采用前置补偿器以提高响应频带是有效途径。本文设计了基于辨识模型的零相位误差前置补偿器（ZPETC）。补偿后的系统不仅在较宽频带内幅值为1，而且相位无滞后。为降低高频段前置补偿器的增益而又不引起相位滞后，设计了与之串联的非因果滤波器。该滤波器使用目标轨迹的未来值，因而不引起相位滞后。　　安排过渡过程是提高气压伺服系统轨迹跟踪精度和稳定性的重要方法。本文设计了一种分段加加速度的理想轨迹。这可以使误差反馈增益的选取范围大为扩大，从而使其整定容易；在控制器参数不变时所能适应的对象范围大为扩大，即控制器的鲁棒性更为加强。　　仿真和试验表明，经过以上改进策略，单轴气压伺服系统获得了更好的性能。　　对于双轴系统，采用轮廓误差闭环控制以提高空间轨迹跟踪性能。采用交叉耦合控制器将轮廓误差沿双轴方向分解并乘以适当的增益构成单轴的控制修正，从而对进一步减小轮廓误差。讨论了双轴特性匹配与否对轮廓误差的影响，表明双轴动特性一致时，尽管单轴有较大的误差，但轮廓误差却较小。　　自制了双轴气压伺服轨迹跟踪试验台，并在其上进行了各项试验。对典型空间轨迹的试验表明，本文设计的控制策略取得了良好的控制效果，轮廓误差低于±0.8mm。