气动系统以其结构简单、无污染、性价比高、维修方便以及抗干扰能力强等优点,被广泛应用于化工、纺织、微电子、生物工程等工业自动化领域中。但是由于气动系统固有的非线性、刚度小、阻尼比小以及固有频率低等缺点,使得气动系统定位技术进展缓慢,其控制精度和工作性能难以达到理想的效果,进而限制了气动系统在工业领域中的推广及应用。本文主要以提高气动系统的控制精度为目标,设计了基于参数自整定模糊PID控制的高精度电—气比例阀。本文综述了气动系统的特点及发展状况,阐述了智能控制技术在该领域中的研究与应用,结合气动系统的非线性特征,设计出模糊PID控制器,使电—气比例阀获得良好的控制精度。首先,对电—气比例阀进行了数学建模研究,通过分析电—气比例阀的力平衡特性以及压力—流量特性,建立了系统的线性数学模型和非线性动态模型,并通过实验验证了所建模型的正确性和优化方法的有效性,为系统进一步的研究提供了理论依据。其次,在建立压力被控对象模型的基础上,针对气压控制的难点,提出了基于参数自整定的模糊PID气压控制策略,并进行了模糊PID控制器的设计以及气压控制的仿真分析,仿真结果表明该模糊自适应PID控制器既具有PID控制器响应迅速的优点,又具有模糊控制器适应性强的特点,使被控对象具有良好的动、稳态特性,有较好的工程应用前景。最后,本文从硬件电路和软件部分两个方面对比例阀的设计进行了详细说明。为便于数据的处理与存储,在控制系统中设计了串行通信模块,通过串行通讯接口将单片机采集的数据送至PC机。此外,为测试比例阀的性能搭建了实验平台,通过静态特性曲线、阶跃响应曲线、定压控制等实验验证了基于模糊PID控制的电—气比例阀具有良好的控制性能。