悬浮气动起吊系统可使操作者轻松完成各种搬运、装配和特殊定位工作而广泛运用于家电制造、汽车装配、武器生产等工业领域,在提高生产效率和改善作业环境方面具有重要作用。目前,国内自主开发的悬浮气动起吊系统存在定位精度低、操作稳定性差、悬浮行程小、气路复杂等缺点,且对国外气动起吊产品的关键技术难以引进,仅能从结构方面进行简单仿制。因此,有必要研制一款可以广泛应用于生产中重物起吊、物料搬运并可实现全程悬浮的气动起吊系统。论文首先针对所需要实现的功能以及气动起吊系统使负载悬浮的原理,确定了由电气元件控制、气压驱动的全程悬浮气动起吊系统的总体方案,详细分析计算了系统的起吊装置,设计了系统的总体控制方案,为后续的研究提供基础。在对现有摩擦力理论分析的基础上,搭建了摩擦力测试试验台,对气动起吊系统气缸低速下的摩擦特性进行试验分析,并用Stribeck摩擦力公式对实验数据进行拟合,结果表明Stribeck拟合曲线与实验曲线具有较好的重合度,因此可用Stribeck拟合公式表征气动起吊系统工作过程中气缸的实际摩擦力。基于matlab/simulink软件建立气动起吊系统的动态数学模型;针对系统数学模型设计PID控制器,通过大量仿真得到当kp为1.43、ki为0、kd为0.04时,系统的响应性能得到明显改善;针对系统响应性能差的特点设计了Fuzzy-PID控制器,并将PID控制系统仿真得到的控制参数作为Fuzzy-PID控制器预整定值时,仿真结果表明Fuzzy-PID控制系统调节时间ts在0.5~0.8s范围内,稳态误差率在0~3%范围内。借助kingview组态软件开发了全程悬浮气动起吊系统综合性能试验平台,并对该系统的悬浮性能、响应特性以及提升行程进行试验分析,试验结果表明:起吊系统在不同操作力下通过对重力进行实时补偿使负载在整个起吊行程内能够自由移动,从而使负载实现全程悬浮;系统对输入信号的动态响应性能和稳态误差与仿真结果接近;气动起吊系统的有效提升行程为2007mm,达到了设计要求。