在造纸、化工等行业的生产过程中,流量是重要的过程控制变量之一,其控制效果直接关系到产品质量,受到相关行业的高度关注。然而随着企业对流量控制要求的提高,普通调节阀的控制精度已不能满足要求,高精度定量阀因其具有较高的控制精度与良好的动态特性在流量控制中倍受青睐。由于国内目前尚未制造出高精度的定量阀,因此当前国内主要依赖于进口,国外高昂的垄断价格使企业投资成本大幅度增加。为了打破国外的技术垄断,迫切需要研制出一种具有一定竞争力的国产高精度定量阀。本论文受高精度定量控制执行器的研制项目(项目号:201311)和陕西省重点科技创新团队计划项目(项目号:2014KCT-15)的资助,围绕高精度定量阀的机械结构及控制单元设计、加减速定位控制和位置闭环智能控制三个方面展开了以下研究工作:(1)高精度定量阀机械结构与控制单元的设计针对高精度定量阀驱动部件的选型问题,通过仿真实验,对同步电机、异步电机,步进电机的开环定位精度进行了测试。根据测试结果,选择定位精度相对较高的步进电机作为驱动部件,然后结合减速器、阀体等零部件,设计了高精度定量阀的整体机械结构。根据阀门控制的电机驱动、故障报警、阀位反馈、通信等功能需求,设计了以S7-200 PLC与步进电机驱动器构成的高精度定量阀控制单元。(2)高精度定量阀加减速定位控制的研究针对高精度定量阀的驱动部件在运动过程中存在丢步与过冲的现象,提出了基于三角形、梯形、S形的加减速定位控制算法。通过分析每种算法的优缺点,并结合算法实现成本,选择了拟合S形加减速算法对高精度定量阀进行定位控制。最后利用仿真实验验证了拟合S形加减速算法的定位效果,并且将拟合S形加减速算法在物理实验平台上做出了进一步地验证。(3)高精度定量阀位置闭环智能控制的研究针对阀门最终位置偏差以及步进电机强耦合性与高非线性的特点,提出了基于模糊PID的阀门位置闭环控制策略。通过仿真实验发现,与传统的PID控制器相比,模糊PID控制器能够有效且快速地纠正阀门位置偏差,进一步提升高精度定量阀的控制精度,并且取得了令人满意的动态特性。本论文通过高精度定量阀的定位控制提高了其控制精度与动态特性,最后将其应用在四川某企业的卫生纸机纵向定量控制中,现场流量历史曲线和定量采样数据表明,该高精度定量阀能够有效地提高了浆料流量控制精度与纵向定量的稳定性。