随着工业自动化技术的发展，工业对气动伺服技术的需求逐渐增大。气动伺服系统虽然存在非线性强、模型复杂、固有频率低、气体压缩性大等缺点，但气压垂直定位系统，承受负载的能力比较强，在工业中有着广泛的应用前景。本文针对气压伺服垂直定位系统展开研究。 本文首先设计系统方案，计算，选择产品型号，继而构建了气压伺服垂直定位系统实验装置。采用了机理建模的方法建立了系统的四阶数学模型，应用工作点近似线性化的方法，对系统进行线性化处理。工作点线性化实际是将系统的非线性部分转移到了线性化系数。本文应用定量分析结合定性分析的方法对气压伺服系统的工作点线性化系数进行了分析讨论，求出了本系统的线性模型。 基于得出的系统的线性模型，进行了PID控制设计和状态反馈控制设计，仿真结果比较理想，证明了本文线性化分析的正确性和状态反馈控制策略的有效性。 针对分析研究中发现的问题，提出了采用最优控制器设计程序选择PID控制参数，进行分段PID控制的控制策略，以及设计状态反馈控制器，进行分段线性变增益控制。应用此控制方法，系统具有良好动态响应特性，稳态精度高，响应速度快。此控制策略是很有效的。