调节阀作为工业控制中的执行器,是过程控制的关键环节,并且其调控性能高度依赖阀门定位器的硬件特性和控制算法。近年来,压电式智能定位器因其低碳和智能特性逐渐取代喷嘴挡板式定位器,成为一种更加有应用前景的阀门定位器。但国内在该技术领域起步较晚,和进口产品相比仍存在较大差距,尤其是在系统性能分析及控制算法方面仍有改进余地。本文在参考国内外相关文献资料和团队前期工作基础之上,开展如下研究工作:（1）对气动执行机构进行动力学建模及分析。首先,介绍智能阀门定位装置的组成并分析其工作原理。然后,分析压电阀进气量和出气量的非线性特征,并借助牛顿第二定律、质量守恒定律和能量守恒定律,对阀位气动控制系统进行动力学建模。最后,对模型分析得出其性能指标,将阀杆控制问题归纳为最优控制问题,由于不确定的扰动力带来的未知参数和因不同调节阀的装配工艺导致的调节阀特性不一,无法保证定位装置具有通用性,进而引入调节阀特性参数。（2）为了提高气动调节阀控制的精确性、快速性与通用性,本章在对五步开关控制策略和定位装置影响因素分析基础之上,提出一种基于参数整定的最优控制策略。首先,分析传统五步开关控制策略和定位装置的影响因素,为设计控制策略奠定基础。然后,对于引入的调节阀特性参数进行整定,具体参数包括行程类型、最小启动PWM（Pulse Width Modulation）、最大速度及其过冲量、基准速度和基准速度PWM,保证控制策略具有通用性。接着,通过最优控制策略将整个控制过程重新划分为7个区间,并引入速度阀位和切换点自适应处理等措施。最后,将气动调节阀整定出的特性参数应用于其中,从而提高气动调节阀控制的精确性、快速性与通用性。（3）为了验证控制策略的有效性,本章搭建智能气动调节阀性能检测装置,并对包含智能定位器的气动调节阀进行测试与分析。首先,搭建智能气动调节阀性能检测装置,采用手动阶跃、自动阶跃和正弦曲线测试调节阀的跟踪特性,实现多模式的调节阀性能测评。然后,分别设计小开度、大开度和全行程实验与国内外定位器控制效果进行比较,其实验结果表明该控制策略缩短了系统调节时间,提高了阀位控制精度,同时避免了超调与震荡现象的产生。最后,设计四路调节阀工作实验对其位置精度指标的迁移特性进行深入分析,为控制策略的设计提供帮助。