CN110107547B - 基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是一种基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统及其控制方法，其结构包括控制器、4个高速开关阀、带弹簧的双出杆双作动气缸、力传感器、压力传感器；其中4个高速开关阀分别通过气管与带弹簧的双出杆双作动气缸的左、右腔的气孔相连，力传感器安装于气缸一侧带有弹簧的输出杆的顶端，压力传感器的2个检测终端分别连接于缸的左、右腔的气孔处；4个高速开关阀、力传感器和压力传感器分别通过电缆与控制器相连接。优点：采用真实数据拟合的开关阀体积流量模型代替了传统的数学模型，解决传统模型设计中忽略开关阀模型的问题，最大限度的降低开关阀最小开启脉冲的影响，提高气缸输出力伺服控制的响应精度和速度。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统及其控制方法，属于气动伺服控制技术领域。
背景技术
在现代生产过程自动化和机械化过程中，气压传动和控制通过以压缩空气为工作介质进行能量转换，是机械自动化控制有效的手段之一。现代气动控制技术由于具有节能、无污染、效率高、低成本和安全等特点，已经被广泛地应用在机器人、医疗器械和食品加工等行业中。现代气动控制技术更注重和电子技术的结合，在控制系统中通常会大量使用各种传感器，使气动元件更加智能化；新型的阀元件内部通常带有加速电路等装置，从而在不改变传统阀设计的基础上，通过电子化提高了其工作频率；各种元件也更加安全可靠，并且大部分均采用无油润滑技术，其工作寿命大大提高。
目前在伺服控制技术领域中，国内外技术人员针对各种线性和非线性控制方法均开展了多项研究：在现有线性控制方法中，现有技术研究最为广泛的是比例积分微分控制方法，即PID控制，该方法由于是一种针对线性控制系统的控制方法，对于强非线性系统适用性较差，单纯采用PID控制器难以取得良好的控制效果；在现有非线性控制方法中，现有技术通常采用滑模变结构控制、模糊控制和模型预测控制方法，针对气动伺服控制系统进行改进和优化，如“Mp S D S , Ferreira J A . Novel intelligent real-timeposition tracking system using FPGA and fuzzy logic.[J]. Isa Transactions,2014, 53(2):402-414.”以及“Hodgson S , Le M Q , Tavakoli M , et al. Improvedtracking and switching performance of an electro-pneumatic positioning system[J]. Mechatronics, 2012, 22(1):1-12.”中分别使用了模糊控制器和滑模控制器，最终的控制效果相比传统方法有了大幅的提升，均取得了较好的控制和跟踪效果。
然而，现有技术中的气动伺服研究大多基于数学模型开展，并依靠数学模型进行控制器设计和仿真验证，从而经常忽略开关阀的最小开启脉宽限制对模型的影响，仿真结果与真实结果一般差距较大，并且控制器参数设计的调整较为繁琐，真实控制效果较差；同时，现有技术的研究过程通常忽略了开关阀自身的非线性模型，以及开启和关闭死区对整个气动伺服控制系统的影响，造成在实际生产过程中，将理论模型研究得到的控制方法应用在一般的控制系统中非常困难，反而导致控制效果变差，不具有普适性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有气体伺服控制技术存在的上述问题，提出一种新型的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统以代替传统的数学模型，并有效结合基础的PID控制器，提高气缸输出力伺服控制系统的控制精度和响应速度。
本发明的技术解决方案：基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统，其结构包括控制器、4个高速开关阀、带弹簧的双出杆双作动气缸、力传感器、压力传感器；其中4个高速开关阀分为2组，每组分别通过气管与带弹簧的双出杆双作动气缸的左、右腔的气孔相连，力传感器安装于带弹簧的双出杆双作动气缸一侧带有弹簧的输出杆的顶端，压力传感器的2个检测终端分别连接于带弹簧的双出杆双作动气缸的左、右腔的气孔处；4个高速开关阀、力传感器和压力传感器分别通过电缆与控制器相连接，控制器控制4个高速开关阀的开启和关闭，并对力传感器和压力传感器反馈的数值进行测量和处理。
所述的高速开关阀为电磁三通高速开关阀，可通过控制关闭其中一个气孔作为双通电磁高速开关阀使用；其中与带弹簧的双出杆双作动气缸的左腔相连的2个高速开关阀分别为左腔充气阀和左腔放气阀，与带弹簧的双出杆双作动气缸的右腔相连的2个高速开关阀分别为右腔充气阀和右腔放气阀。
所述带弹簧的双出杆双作动气缸为最高耐压0.7MPa，最大行程0.1m的标准气缸，其一端的输出杆顶端安装有弹簧，该弹簧最大可承受力为100N。
所述力传感器采用输出0~5V电信号的平面膜盒式测力传感器，用于测量带弹簧的双出杆双作动气缸的实测力F，并将实测力F输出到力误差计算模块中进行计算。
所述压力传感器采用输出0~5V电信号的标准压力传感器，用于测量气缸左腔气压
和右腔气压
，并将测量结果输出到开关阀体积流量拟合模块中。
所述的控制器内部结构包括开关阀体积流量拟合模块、力误差计算模块、PID控制器、开关阀开启策略模块；其中力误差计算模块的输入端连接力传感器的输出端，力误差计算模块的输出端分别连接PID控制器的输入端和开关阀开启策略模块的第一输入端；PID控制器的输出端连接开关阀体积流量拟合模块的第一输入端，开关阀体积流量拟合模块的输出端连接开关阀开启策略模块的第二输入端，开关阀体积流量拟合模块的第二输入端连接压力传感器的输出端；开关阀开启策略模块的输出端分别连接4个高速开关阀。
所述的开关阀体积流量拟合模块包括高压气源、调压阀、1个高速开关阀和体积流量计，其中调压阀的进气口接入外部高压气源，调压阀的排气口通过1个高速开关阀连接体积流量计的进气口，体积流量计的排气口与大气相连；所述调压阀也称为减压阀，可降低高压气源压力，输出给定的压力；所述体积流量计采用输出0~5V电信号的微小气体热式体积流量计。
基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统的控制方法，具体包括如下步骤：
1）开关阀体积流量特性测试：通过调节调压阀调节与其连接的高速开关阀的输入气压，并调节在多组控制频率下的高速开关阀的开启脉宽，记录体积流量计输出的平均体积流量
，最后对采集数据进行拟合处理，得到开关阀体积流量拟合模块的拟合模型；
2）通过力传感器测量双出杆双作动气缸输出杆的实测力F，并通过力误差计算模块根据其内部设定的给定力
的数值与实测力F的差值计算力误差
，即
；
3）PID控制器根据力误差计算模块输出的力误差
的大小，计算输出开关阀体积流量百分比K；PID控制器的计算公式为
，其中
，
和
都是PID控制器的参数；
4）开关阀体积流量拟合模块对开关阀体积流量百分比K和压力传感器采集的左腔气压
和右腔气压
进行计算处理，输出各开关阀对应的开启脉宽；
5）通过开关阀开启策略模块，进而通过数字量输出卡输出数字信号控制4个高速开关阀的开启和关闭，最终带动带弹簧的双出杆双作动气缸中的输出杆运动，使气缸输出实测力F的数值与给定力
的误差保持最小并保持稳定。
所述的步骤1）得到开关阀体积流量拟合模块的拟合模型的具体方法包括：首先设定50Hz的脉宽调制频率，调节调压阀，改变高速开关阀的输入气压大小
，由于开关阀的输出气压为定值大气压
，故改变输入气压即为改变进出口气压差
；
在50Hz和0.1、0.3、0.5、0.7、1、1.5、2、3bar的进出口气压差下分别进行以下测试：在开关阀开启占空比小于10%时，按照1%的步长调整占空比，记录每一步的体积流量，在体积流量接近最小值时按0.1%的步长调整占空比，找到最小开启占空比，在开关阀开启占空比大于10%时，按照10%的步长调整占空比，记录每一步的体积流量，在体积流量接近最大值时按0.1%的步长调整占空比，找到最大开启占空比；其次改变脉宽调制频率为100Hz和150Hz，得到3组频率下的开关阀体积流量特性测试数据；通过Matlab2018软件根据采集的数据，去除部分不准确的数据，并对10%占空比左右的数据进行优化处理，对占空比0~10%和10%~100%的数据进行4阶多项式分段拟合，最终得到开关阀体积流量拟合模块对应的拟合模型关系。
所述的步骤4）中，根据得到的开关阀体积流量拟合模块体积流量百分比、占空比和阀进出口压差之间的拟合模型关系，在选定100Hz为控制频率之后，由于仅测试了0.1、0.3、0.5、0.7、1、1.5、2、3bar这8个阀进出口压差下的体积流量百分比和占空比的关系，所以需要对非测试曲线上的值采用插值法进行计算；
首先按如下公式对4个高速开关阀进行压差计算：左腔充气阀：
，左腔放气阀：
，右腔充气阀：
，右腔放气阀：
；其次假定需要计算
下的占空比
，则在开关阀体积流量拟合模型上找到
左右相邻的
和
两条曲线，根据PID控制器（9）给出的开关阀体积流量百分比
，计算出对应的占空比
和
，最后按照如下插值法公式进行计算得到占空比
：
。
所述的步骤5）中开关阀开启策略模块根据误差的大小，设定不同的阀开启占空比，如下表所示，表中
和
分别表示在该模式下计算出的该阀对应的开启占空比。
本发明的优点：采用真实数据拟合的开关阀体积流量模型代替了传统的数学模型，解决传统模型设计中忽略开关阀模型的问题，最大限度的降低开关阀最小开启脉冲的影响，提高气缸输出力伺服控制的响应精度和速度。
附图说明
图1是本发明基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统的结构框图。
图2是本发明的控制系统设备结构示意图。
图3是本发明的开关阀体积流量拟合模型图。
图4是本发明的开关阀体积流量与最小占空比的关系曲线图。
图5是本发明的开关阀体积流量与最大占空比的关系曲线图。
图6是本发明的实际控制效果曲线图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案作更进一步的解释说明。
如图1所示的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统，包含4个高速开关阀1、带弹簧的双出杆双作动气缸2、力传感器3、压力传感器4、开关阀体积流量拟合模块5、控制器和气管，开关阀体积流量拟合模块由高压气源、调压阀6、高速开关阀1、体积流量计7组成的测试系统测试的数据拟合而成，控制器包括力误差计算模块8、PID控制器9、开关阀开启策略模块10；4个高速开关阀1通过气管与带弹簧的双出杆双作动气缸2相连；力传感器3与带弹簧的双出杆双作动气缸2连接，测量双出杆双作动气缸输出杆的实测力F，并将实测力F输出到力误差计算模块8中进行计算；压力传感器4与带弹簧的双出杆双作动气缸2连接，测量气缸左腔气压
和右腔气压
，并将测量结果输出到开关阀体积流量拟合模块5中；开关阀体积流量拟合模块5的第一个输入为开关阀体积流量百分比K，来自PID控制器9，第二个输入为左腔气压
和右腔气压
，来自压力传感器4，输出与开关阀开启策略模块10连接；开关阀体积流量拟合模块5由高压气源、调压阀6、高速开关阀1、体积流量计7组成的测试系统测试的数据拟合而成，其中调压阀6一端与高压气源相连，一端与1个高速开关阀相连，体积流量计7一端与1个高速开关阀相连，一端与大气相连，通过调节高速开关阀的开启脉宽和控制频率，采集体积流量计的体积流量，最终将数据拟合为开关阀体积流量拟合模块5；力误差计算模块8计算力误差
，力误差
为给定力与实测力F的差值，即
；PID控制器9的输入为力误差
，来自力误差计算模块8，输出为开关阀体积流量百分比K；开关阀开启策略模块10的第一个输入为力误差
，来自力误差计算模块8，第二个输入为开关阀体积流量拟合模块5输出的阀开启脉宽，输出控制4个高速开关阀1的开启和关闭，进而控制带弹簧的双出杆双作动气缸的输出杆运动。
力误差计算模块、PID控制器、开关阀开启策略模块和开关阀体积流量拟合模块通过嵌入式控制器NI cRIO-9074运行，并接有数字量输出卡（型号为NI 9401）和模拟量采集卡（型号为NI 9205），用于数字量信号输出和模拟量信号采集。
如图2所示的控制系统结构示意图，4个高速开关阀1通过多根气管与带弹簧的双出杆双作动气缸的2个气孔相连；力传感器3安装在与气缸的输出杆相连的弹簧的顶端，测量得到的力反馈回控制器进行处理；带弹簧的双出杆双作动气缸的2个气孔与压力传感器相连，测量得到的压力反馈回控制器进行处理；控制器与4个高速开关阀1通过电缆相连，控制4个高速开关阀1的开启和关闭。
所述4个高速开关阀1是电磁三通高速开关阀，三通开关阀可通过堵住一个气孔的方式作为双通电磁高速开关阀使用。
所述带弹簧的双出杆双作动气缸2是由弹簧，最高耐压0.7MPa，最大行程0.1m的标准气缸组成的，该弹簧最大可承受力为100N。
所述力传感器3是输出0~5V电信号的平面膜盒式测力传感器。
所述压力传感器4是输出0~5V电信号的标准压力传感器。
所述调压阀6，也称为减压阀，可降低高压气源压力，输出给定的压力。
所述体积流量计7是输出0~5V电信号的微小气体热式体积流量计。
基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制方法，包括如下步骤：
步骤1：开关阀体积流量特性测试：通过调节调压阀6调节高速开关阀1的输入气压，并调节在多组控制频率下的高速开关阀1的开启脉宽，记录体积流量计7输出的平均体积流量
，最后使用采集的数据进行拟合处理，得到开关阀体积流量拟合模块5。具体方法是首先设定50Hz的脉宽调制频率，调节调压阀6，改变高速开关阀1的输入气压大小
，由于开关阀的输出气压为大气压
（定值），故改变输入气压即为改变进出口气压差
，在50Hz和0.1、0.3、0.5、0.7、1、1.5、2、3bar的进出口气压差下分别进行以下测试：在开关阀开启占空比小于10%时，按照1%的步长调整占空比，记录每一步的体积流量，在体积流量接近最小值时按0.1%的步长调整占空比，找到最小开启占空比，在开关阀开启占空比大于10%时，按照10%的步长调整占空比，记录每一步的体积流量，在体积流量接近最大值时按0.1%的步长调整占空比，找到最大开启占空比；其次改变脉宽调制频率为100Hz和150Hz，得到3组频率下的开关阀体积流量特性测试数据；根据采集的数据，去除部分不准确的数据，并对10%占空比左右的数据进行优化处理，对占空比0~10%和10%~100%的数据进行分段拟合，拟合方法为4阶多项式拟合，最终得到开关阀体积流量拟合模型关系图，如图3所示。
选取0.1、0.3、0.5、0.7、1、1.5、2、3bar的进出口气压差的目的在于：选取0.1bar是由于0-0.1bar是最重要的压差区间，其次0.3、0.5、0.7bar这三个部分考虑到测试的数据量以及测试精度的要求，选择了0.2bar的步长进行设置；0.7bar以上对精度要求不高，只需要知道大概的变化趋势，所以设置的压差步长很大。上述取值方法既能兼顾精度要求，也能减少一定的数据量，保证控制器的快速精确运行。
步骤2：测量双出杆双作动气缸输出杆的实测力F，根据其内部设定的给定力
的数值与实测力
的差值计算力误差
，即
。
步骤3： PID控制器9根据力误差的大小，计算输出开关阀体积流量百分比
；PID控制器的计算公式为
，其中
，
和
都是PID控制器的参数。
步骤4：开关阀体积流量拟合模块5，对开关阀体积流量百分比
和压力传感器4采集的左腔气压
和右腔气压
进行计算处理，输出各开关阀对应的开启脉宽。开关阀体积流量拟合模块5为体积流量百分比、占空比和阀进出口压差之间的关系图，如图3所示，在选定100Hz为控制频率之后，由于仅测试了0.1、0.3、0.5、0.7、1、1.5、2、3bar这8个阀进出口压差下的体积流量百分比和占空比的关系，所以需要对非测试曲线上的值采用插值法进行计算，首先按如下公式对4个高速开关阀1进行压差计算，第一个阀为左腔充气阀、第二个阀为左腔放气阀、第三个阀为右腔充气阀，第四个阀为右腔放气阀：
，
，
，
，其次假定需要计算
下的占空比
，则在开关阀体积流量拟合模型上找到
左右相邻的
和
两条曲线，根据PID控制器（9）给出的开关阀体积流量百分比
，计算出对应的占空比
和
，最后按照如下插值法公式进行计算得到占空比
：
。图4和图5为从开关阀体积流量拟合模块5中归纳出来的开关阀最小/最大开启脉宽（ms）与阀进出口压差（bar）之间的关系，通过使用上述方法计算出来的占空比，不会超过开关阀最小、最大开启脉宽限制，保证了控制的精度。
步骤5：开关阀开启策略模块，根据误差的大小，设定了不同的阀开启占空比，如下表所示，表中
和
分别表示在该模式下计算出的该阀对应的开启占空比。
通过所述开关阀开启策略模块10，进而通过数字量输出卡输出数字信号控制4个高速开关阀1的开启和关闭，最终带动带弹簧的双出杆双作动气缸2中的输出杆运动，得到实测力
。如图6所示为实际测试采集得到的控制效果图，该阶跃响应超调量小，响应速度快，证明了该控制方法的有效性。
本发明所提出的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统及其控制方法，相比传统以数学模型为基础的气动伺服力控制系统和方法具有明显的优势；一方面能够解决使用通用数学模型造成的控制器设计困难、参数设计困难，仿真和实验效果差的问题；另一方面能够完全的考虑到开关阀自身的非线性模型以及开启和关闭死区对整个气动伺服控制系统的影响，最大限度的降低开关阀最小开启脉冲的影响，有效提高系统稳态控制精度以及控制的稳定性，大幅度提高气动伺服力控制的可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统，其特征是其结构包括控制器、4个高速开关阀（1）、带弹簧的双出杆双作动气缸（2）、力传感器（3）、压力传感器（4）；其中4个高速开关阀（1）分为2组，每组分别通过气管与带弹簧的双出杆双作动气缸（2）的左、右腔的气孔相连，力传感器（3）安装于带弹簧的双出杆双作动气缸（2）一侧带有弹簧的输出杆的顶端，压力传感器（4）的2个检测终端分别连接于带弹簧的双出杆双作动气缸（2）的左、右腔的气孔处；4个高速开关阀（1）、力传感器（3）和压力传感器（4）分别通过电缆与控制器相连接，控制器控制4个高速开关阀（1）的开启和关闭，并对力传感器（3）和压力传感器（4）反馈的数值进行测量和处理；
所述的控制器内部结构包括开关阀体积流量拟合模块（5）、力误差计算模块（8）、PID控制器（9）、开关阀开启策略模块（10）；其中力误差计算模块（8）的输入端连接力传感器（3）的输出端，力误差计算模块（8）的输出端分别连接PID控制器（9）的输入端和开关阀开启策略模块（10）的第一输入端；PID控制器（9）的输出端连接开关阀体积流量拟合模块（5）的第一输入端，开关阀体积流量拟合模块（5）的输出端连接开关阀开启策略模块（10）的第二输入端，开关阀体积流量拟合模块（5）的第二输入端连接压力传感器（4）的输出端；开关阀开启策略模块（10）的输出端分别连接4个高速开关阀（1）。
2.根据权利要求1所述的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统，其特征是所述的高速开关阀（1）为电磁三通高速开关阀，可通过控制关闭其中一个气孔作为双通电磁高速开关阀使用；其中与带弹簧的双出杆双作动气缸（2）的左腔相连的2个高速开关阀（1）分别为左腔充气阀和左腔放气阀，与带弹簧的双出杆双作动气缸（2）的右腔相连的2个高速开关阀（1）分别为右腔充气阀和右腔放气阀。
3.根据权利要求1所述的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统，其特征是所述带弹簧的双出杆双作动气缸（2）为最高耐压0.7MPa，最大行程0.1m的标准气缸，其一端的输出杆顶端安装有弹簧，该弹簧最大可承受力为100N。
4.根据权利要求1所述的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统，其特征是所述力传感器（3）采用输出0~5V电信号的平面膜盒式测力传感器，用于测量带弹簧的双出杆双作动气缸（2）的实测力F，并将实测力F输出到力误差计算模块（8）中进行计算；所述压力传感器（4）采用输出0~5V电信号的标准压力传感器，用于测量气缸左腔气压
和右腔气压
，并将测量结果输出到开关阀体积流量拟合模块（5）中。
5.根据权利要求1所述的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统，其特征是所述的开关阀体积流量拟合模块（5）包括高压气源、调压阀（6）、1个高速开关阀（1）和体积流量计（7），其中调压阀（6）的进气口接入外部高压气源，调压阀（6）的排气口通过1个高速开关阀（1）连接体积流量计（7）的进气口，体积流量计（7）的排气口与大气相连；所述调压阀（6）也称为减压阀，可降低高压气源压力，输出给定的压力；所述体积流量计（7）采用输出0~5V电信号的微小气体热式体积流量计。
6.如权利要求1所述的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统的控制方法，其特征是包括如下步骤：
1）开关阀体积流量特性测试：通过调节调压阀（6）调节与其连接的高速开关阀（1）的输入气压，并调节在多组控制频率下的高速开关阀（1）的开启脉宽，记录体积流量计（7）输出的平均体积流量
，最后对采集数据进行拟合处理，得到开关阀体积流量拟合模块（5）的拟合模型；
2）通过力传感器（3）测量双出杆双作动气缸输出杆的实测力F，并通过力误差计算模块（8）根据其内部设定的给定力
的数值与实测力
的差值计算力误差
，即
；
3）PID控制器（9）根据力误差计算模块（8）输出的力误差
的大小，计算输出开关阀体积流量百分比
；PID控制器的计算公式为
，其中
，
和
都是PID控制器的参数；
4）开关阀体积流量拟合模块（5）对开关阀体积流量百分比
和压力传感器（4）采集的左腔气压
和右腔气压
进行计算处理，输出各开关阀对应的开启脉宽；
5）通过开关阀开启策略模块（10），进而通过数字量输出卡输出数字信号控制4个高速开关阀（1）的开启和关闭，最终带动带弹簧的双出杆双作动气缸（2）中的输出杆运动，使气缸输出实测力
的数值与给定力
的误差保持最小并保持稳定。
7.根据权利要求6所述的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统的控制方法，其特征是所述的步骤1）得到开关阀体积流量拟合模块（5）的拟合模型的具体方法包括：首先设定50Hz的脉宽调制频率，调节调压阀（6），改变高速开关阀（1）的输入气压大小
，由于开关阀的输出气压为定值大气压
，故改变输入气压即为改变进出口气压差
；
在50Hz和0.1、0.3、0.5、0.7、1、1.5、2、3bar的进出口气压差下分别进行以下测试：在开关阀开启占空比小于10%时，按照1%的步长调整占空比，记录每一步的体积流量，在体积流量接近最小值时按0.1%的步长调整占空比，找到最小开启占空比，在开关阀开启占空比大于10%时，按照10%的步长调整占空比，记录每一步的体积流量，在体积流量接近最大值时按0.1%的步长调整占空比，找到最大开启占空比；其次改变脉宽调制频率为100Hz和150Hz，得到3组频率下的开关阀体积流量特性测试数据；根据采集的数据，去除部分不准确的数据，并对10%占空比左右的数据进行优化处理，对占空比0~10%和10%~100%的数据进行4阶多项式分段拟合，最终得到开关阀体积流量拟合模块（5）对应的拟合模型关系图。
8.根据权利要求6所述的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统的控制方法，所述的步骤4）中，根据得到的开关阀体积流量拟合模块（5）体积流量百分比、占空比和阀进出口压差之间的拟合模型关系图，在选定100Hz为控制频率之后，由于仅测试了0.1、0.3、0.5、0.7、1、1.5、2、3bar这8个阀进出口压差下的体积流量百分比和占空比的关系，所以需要对非测试曲线上的值采用插值法进行计算；
首先按如下公式对4个高速开关阀（1）进行压差计算：左腔充气阀：
，左腔放气阀：
，右腔充气阀：
，右腔放气阀：
；其次假定需要计算
下的占空比
，则在开关阀体积流量拟合模型上找到
左右相邻的
和
两条曲线，根据PID控制器（9）给出的开关阀体积流量百分比
，计算出对应的占空比
和
，最后按照如下插值法公式进行计算得到占空比
：
。
9.根据权利要求6所述的基于开关阀体积流量拟合模块的气缸输出力伺服控制系统的控制方法，所述的步骤5）中开关阀开启策略模块（10）根据误差的大小，设定不同的阀开启占空比，如下表所示，表中
和
分别表示在该模式下计算出的该阀对应的开启占空比。
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