气动调节阀由于其结构简单、操作方便、使用可靠、易于维护和防火防爆等优点,在石油、化工、纺织、冶金、制药等大型过程控制领域具有广泛的应用。气动智能阀门定位器是气动调节阀的专用控制部件,可以改善阀门特性、提高控制的精度、速度和增加控制的灵活性。随着工业应用对流量控制精度要求的不断提高,对气动智能阀门定位器的性能相应提出了更高的要求。气动执行器具有非线性、时变性和滞后性等控制特性,而且多应用于工业的复杂干扰环境中,这使得气动智能阀门定位器采用传统的PID控制算法很难达到更高的性能要求。为了提高气动智能阀门定位器的控制性能,早日实现智能阀门定位器的国产化和产业化,论文以国家发展和改革委员会信息产业技术进步和产业升级专项的资助(发改办高技[2004]1196号)为应用背景,针对气动执行器的非线性特性,研究了气动智能阀门定位器的总体方案、软硬件实现及控制方案,本文主要做了以下工作：1、论文以气动执行机构为研究对象,分析了其控制特性,建立了其数学模型,在此基础上提出了以超低功耗单片机MSP430芯片为核心控制器,基于工业现场4-20mA电流环信号和HART协议总线信号的智能阀门定位器总体控制方案和关键电路模块实现原理；2、针对气动执行器的纯滞后、非线性时变特性,结合I/P转换器的特性分析,提出一种新型非线性自适应PID控制算法,该算法采用非线性增益及积分、微分常数自适应,实验表明该算法简单,对多种阀门全行程内适应性较强,满足工业生产需要；3、基于工业现场组态控制要求,设计了一种简单而有效的前馈数学变换的流量控制方法,设计了简易键控及显示的人机界面,实现了HART协议通讯接口及软件。经过专业厂家的第三方测试表明,论文设计的气动智能阀门定位器的稳态精度、动态响应特性、抗气源及负载扰动能力等技术指标均较好地达到预期要求。