本文对世界上多种先进机型的细纱机气圈方程和卷绕方式进行了推导对比。针对张力波动问题进行重点分析，从而得出气圈形态的变化是影响气圈断头和纱线品质质量的主要因素之一，经过纱线动态张力测试，验证了上述结论。 本论文中提出了一种定位式纱线张力的控制方案，并对其机械结构、自动控制部分进行详细的设计。在系统硬件设计部分使用了包括传感器、数据采集、执行装置和单片机处理系统，辅助以工业控制机完成数据采集、处理、显示和多机通信等功能。为了实现上述的功能，单片机采用ATMEL公司的AT89C51，其为一种低功耗，8位CMOS结构的高性价比微控制器，同时其使用方便，功能强大。为验证传感器、多机通信和步进电机的控制可靠性和准确性，做了大量实验。 在理论分析方面，对影响纱线的各因素做了定性分析，并由MATLAB数值分析软件因它们对纱线张力突变的贡献进行定量论述。为本设计的可行性提供理论基础。随后利用电测法对气圈的张力进行测定，分析出大、中、小纱时不同转装位置、速度等因素对纺纱张力影响的强弱，验证设计方案的可行性。 最后，由上述设计同传统的卷绕控制方案对比，表明动锭式单锭单电机细纱张力控制系统可以有效的抑制纱线张力突变，提高工作效率，降低由断头造成的条干不匀。