调节阀广泛应用于石化、能源、电力、航空航天、冶金等工业领域。调节阀由执行机构和阀门构成,执行机构推动阀杆对调节阀进行控制,对调节阀性能起到关键作用。其中,电液执行机构以其良好的控制性能可以满足工业发展的需求,拥有广阔的市场前景。当前国内高性能电液执行机构大部分依赖进口,开发出拥有独立知识产权的高性能电液执行机构迫在眉睫。在“舰船调节阀附加耦合负载补偿与高频动态流量自感知机理研究”的项目支持下,本文针对一种新型调节阀直驱式电液执行机构,开展了以下研究。首先,设计并研制出一种基于直驱式容积控制(DDVC:Direct Driving Volume Control)的调节阀电液执行机构(以下简称直驱式电液执行机构)。对直驱式电液执行机构所需元器件进行匹配计算和选型,设计出了一套结构紧凑,集成度高的调节阀直驱式电液执行机构泵控系统。其次,根据控制系统的要求和特点,开发出一套以STM32F103单片机为控制核心的控制器。设计了人机交互、数据采集等几大功能,在EDA软件中完成了硬件电路的设计,在Keil软件中完成主程序及子程序编程,并且开发了上位机,能够与控制器数据通信。控制器结合泵控系统,完成了调节阀直驱式电液执行机构的设计。再次,根据所设计电液执行机构的结构及其性能参数,建立执行机构的数学模型,包括伺服电机、泵控缸、传感器等环节,推导出执行器控制系统的传递函数,建立输入信号、执行机构输出位移、负载之间的数学关系。通过MATLAB绘制系统的开环Bode图,判定系统稳定性良好,稳定裕度较大。最后,对调节阀直驱式电液执行机构的控制策略进行改进研究。采用花授粉算法对PID控制器参数进行整定,在MATLAB环境下建立Simulink模型仿真验证。仿真结果表明,与传统的Z-N法相比,采用花授粉算法整定PID参数,其性能提升,满足高性能调节阀的使用需求。