大型阀门快开控制系统一般用于航天航空、石油、电力等领域的大型设备中,其常用的控制方式主要有:重锤式泄爆阀、膜片式泄爆阀及自复式泄爆阀等,但是这几种方式需要更换泄爆膜,比较费时费力。为实现工作的连续性,本文以航天器工作过程中轨道舱泄复压为研究背景,对大型阀门快开系统进行设计与仿真。首先,以大口径管道阀门为研究对象,为实现系统快速泄复压功能,设计了大型阀门快开系统,并对系统中各元件进行相应的参数计算及选择。其中对快开系统中的比例溢流阀进行模型搭建及参数优化,提高比例溢流阀在系统应用中的准确性、快速性和稳定性。然后,以大型阀门不同开度及系统的负载为研究对象,在AMESim软件中建立该大型阀门快开系统的仿真模型,对采用比例换向阀和比例调速阀控制系统的性能分别进行研究。在PID控制下,对大型阀门处于不同开度时的控制系统进行仿真研究,通过对比分析,确定满足系统泄复压要求的控制方案。最后,为了使大型阀门快开系统泄复压总时间满足系统要求,根据系统在阀门不同开度变化时的仿真结果,制定模糊PID控制的模糊规则,在模糊PID控制下对采用比例换向阀的快开系统控制进行仿真研究。研究结果表明:优化得到的比例溢流阀参数适用于该系统;采用比例换向阀的快开系统优于采用比例调速阀的快开系统;在模糊PID控制下,采用比例换向阀的大型阀门快开控制系统中,阀门开度为70°时系统泄压的性能最好,系统在变负载下比在定负载下提前完成泄压,当开度为75°时系统复压性能最好,系统在变负载下比在定负载下提前完成复压,并且系统稳定、快速、准确地泄压或复压的时间小于15秒,可实现给航天器迅速供氧与保压,为航天员工作环境的安全提供保障。