气动调节阀因清洁环保、可靠性高等优点被广泛应用于工业生产的诸多领域。如何精准快速的控制阀位是气动调节阀控制研究的重点,而精确的调节阀模型会给气动调节阀的控制研究带来便捷,仅需要改变参数便可模拟不同工况,这极大地缩短了实际开发时间。目前国内对气动调节阀的建模研究和阀位控制研究起步较晚,因此对气动调节阀的建模和控制算法研究具有重要意义。本文所做的主要工作如下:（1）本文以ZJHP型气动调节阀为研究对象,根据对象工作原理将调节阀划分为不同模块,并分别建立各个模块数学模型,然后根据MATLAB/Simulink将调节阀各部分数学模型模块化,其模型中所需参数由设备铭牌和实验确定,最后将各个模块组合成完整的气动调节阀模型。（2）建立有效的气动调节阀模型需要对所需参数进行准确辨识,本文分析并推导各参数辨识方法,推导公式并分析各参数的辨识方法,开展E/P转换曲线、气动执行器中弹簧刚度参数以及摩擦力参数等辨识实验,采集实验数据并根据公式推导参数的实验结果,根据各参数特点将辨识参数带入到机理模型中,并通过开环阶跃实验验证了所建立模型的可靠性和有效性。（3）在对气动调节阀建模和参数辨识基础上,设计了分数阶PID控制器,通过改进的Oustaloup算法实现控制器,并分析了控制器参数对系统性能影响。同时,针对分数阶PID控制器参数多、不易整定等问题,提出一种改进的量子粒子群算法整定分数阶PID控制器参数,将混沌映射和非均匀高斯变异引入以增强算法寻优能力,并根据测试函数和传递函数验证了所提算法的优越性。（4）最后文章对气动调节阀阀位控制算法进行了研究,为提高气动调节阀系统的控制性能和阀位控制精度,提出基于分数阶PID的阀位控制方法。结合Simulink中建立的气动调节阀系统模型,对分数阶PID和整数阶PID不同控制器阀位控制效果对比分析,通过Lab VIEW编程软件分别编写整数阶PID和分数阶PID两种算法程序,并在所搭建的平台上进行实验,结果表明,分数阶PID控制器相较于整数阶PID具有更优的动态性能,在阶跃响应下上升时间和过渡时间均有所减少,在不同信号作用下分数阶PID的平均绝对误差值和平均百分比绝对误差值均低于整数阶PID。表明了分数阶PID控制器在气动调节阀控制系统中的适应性和有效性。