气动调节阀在化工、纺织、石油、制药、冶金等大型过程控制领域具有广泛的应用,这是因为气动调节阀具有使用可靠、易于维护、操作方便、结构简单等优点。气动调节阀要实现高质量调节需要依靠阀门定位器,阀门定位器作为调节阀的控制部件,对于阀门的一些控制特性改善起到重大作用,能有效提高控制的精度、速度和灵活性,在过程工业流体控制中起着重要的作用。对气动阀门定位系统除了技术层面的研发外,在系统建模等理论上的研究对阀门定位技术发展也有着重要意义。阀门定位系统建模研究对其控制策略的研究改进奠定了基础。本文首先以建立一个气动阀门定位系统仿真平台为目标。对气动阀门定位系统的结构和工作原理进行介绍分析,系统由阀门定位器、气动执行机构和位置反馈装置等三大部分构成。在分析系统的各个组成部分工作原理的基础上,不断建立与完善系统各个部分的数学模型。利用Simulink将阀门定位系统各个部分的数学模型逐一模块化,模型参数通过产品参数铭牌与实验计算确定,然后搭建完善阀门定位系统仿真平台。本文介绍了阀门定位系统的PID控制策略和模糊PID控制策略,常规PID缺乏自适应整定的能力,实时性较差;模糊PID控制属于“事后调节”,不能快速消除阀门定位系统的误差。本文结合阀门定位系统控制要求,在深入分析模糊控制理论和灰色预测理论的基础上,提出了改进灰色预测模糊PID控制策略。模糊PID环节在线调整参数减小系统偏差;将灰色预测的灰色作用量由一个定常值改进为时间的线性函数,提高预测精度,改进策略灰色预测环节提取阀门定位系统输出数据序列,并对未来发展趋势以进行预测,实现系统的“超前控制”,进一步解决气动系统滞后和稳态性能差的问题。为了测试仿真平台各个模块的性能和整个仿真平台的动态性能,分别采用50%和100%阶跃输入,获取系统实验曲线,通过对比分析验证仿真平台的可靠性。在仿真平台完善的基础上,在主要干扰情况下测试改进灰色预测模糊PID的控制效果,特取压差不定和气源波动时的控制效果进行仿真对比分析,改进控制策略明显优于常规PID、模糊PID、灰色预测模糊PID控制策略,具有更好的控制性能。