本发明提供了一种单向循环运动的自由活塞系统，称为行星活塞系统。该活塞系统包括环形导管、多个活塞以及气缸状态感知与控制系统。活塞在导管中沿单一方向运动。在控制系统控制下，各活塞具有各自的运动速度，相邻活塞的速度差使两个活塞之间的气缸体积变化，从而实现缸内气体的压缩或膨胀。相比往复运动活塞系统，行星活塞系统可提高发动机等机械的运行平稳性，提高运行效率，降低工作噪音。
