提出以永磁同步电机为加载电机的电动负载模拟器复合控制策略。首先建立基于永磁同步电机的电动负载模拟器系统模型,然后分析系统刚度和惯量对系统性能的影响。利用结构不变性原理推导出前馈补偿策略,提出将模糊自适应PID控制算法与前馈补偿策略相结合的复合控制算法,最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了控制算法的可行性,提高了系统性能。

弹簧杆刚度是影响电动负载模拟器加载精度和快速性的重要因素。文中介绍了电动负载模拟器的结构组成，并基于电动负载模拟器数学模型，从电动负载模拟器控制器参数、加载动态性能和多余力矩的影响三个方面研究分析了弹簧杆刚度变化对系统性能的影响。计算结果表明弹簧杆刚度增大会导致系统快速性降低、多余力矩增加，所以工程应用时一般选取弹簧秆刚度略大于系统最大加载梯度即可。

为了更好地测试舵机性能,提高加载系统的鲁棒性和稳定性,实现电动负载模拟器对信号精确跟踪,同时抑制多余力矩,提出高阶非线性自适应终端滑模控制策略,避免了参数变化和扰动对系统的影响。将舵机看作一个扰动输入,确立负载模拟器系统为双输入单输出非线性系统,建立负载模拟器非线性数学模型,并基于此模型提出自适应终端滑模控制策略。利用Lyapunov函数证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性。并通过Simulink仿真验证了此控制策略的有效性。结果表明:与普通滑模控制相比,自适应终端滑模控制方法跟踪精度更高,对多余力矩也起到了很好的抑制效果。

为实现对某型直线舵机性能参数加载测试,设计了一套电动直线负载模拟器。针对系统中存在的多余力矩扰动和非线性因素干扰等问题,对系统输出的影响因素进行了研究。首先结合加载系统结构和工作原理,建立数学模型,得到输出力的传递函数和具体影响因素;然后依次研究系统机械连接刚度、加载电机的输入力、直线舵机的运动形式、机械摩擦和间隙等非线性时变量对系统加载力输出的影响,并采用频域分析和谐波跟踪等方法进行性能评估;最后结合具体实验曲线,对加载力谐波畸变中的死区和平顶现象进行定性分析,为进一步提高电动直线负载模拟器动态特性和信号跟踪准确度提供了理论依据。

为了提高电动负载模拟器的信号跟踪精度和多余力矩抑制能力，在分析系统结构和工作原理的基础上建立了电动负载模拟器系统的完整数学模型。针对电动负载模拟器中存在的力矩跟踪精度问题，提出了一种前馈补偿和基于小波网络的PID控制相结合的复合控制方法。利用改进的前馈补偿法抑制多余力矩，基于小波网络的PID控制器可以在线调整PID参数补偿系统的非线性环节，提高系统动态性能。仿真结果表明，复合控制器对多余力矩有良好的抑制效果，跟踪精度满足要求，和传统PID控制相比，系统鲁棒性得到显著提高。