为解决飞机舵机电液负载模拟器在不同梯度加载实验中,由于舵机主动运动导致液压缸两腔产生强迫流量,进而产生多余力干扰的问题,提出基于复合式缓冲液压缸的系统结构设计。根据系统工作原理及液压缓冲结构特点,设计该液压缸的结构形式并建立其数学模型。采用AMESim仿真软件建立执行机构的仿真模型,并进行系统动态特性仿真实验。研究结果表明,该液压缸系统能够减小活塞运行过程中产生的机械碰撞,缓解液压缸两腔的强迫流量压力,抑制并消除多余力干扰,进而提高电液负载模拟器的负载性能,具有较高的工程实践价值。

为提高电液负载模拟器的跟踪精度，针对其存在的大量非线性特性和模型不确定性等问题，建立了系统非线性数学模型，基于传统的误差符号积分鲁棒控制方法，融合自适应控制的思想，设计了一种自适应误差符号积分鲁棒控制方法。该方法无需获知模型不确定性的确切界，其积分鲁棒增益的取值可在线调节，更好地克服了模型不确定性对系统的影响，在舵机运动干扰作用下实现了系统的渐近稳定性能。仿真对比结果验证了该控制方法的优良性能。

针对电液负载模拟器因存在多余力而影响加载精度的问题，建立负载模拟器数学模型，分析多余力产生机制，提出包含定常补偿器和干扰观测器（Disturbance observer，DOB）的多余力混合补偿策略以提高加载精度。首先基于结构不变性原理设计定常补偿器，再通过求解H∞混合灵敏度问题获得DOB，补偿剩余多余力并提高系统鲁棒性。静态、高频动态力函数跟踪仿真表明多余力减少65％以上，动态响应快速，摄动仿真表明负载模拟器对系统不确定性的影响有较好的鲁棒性；动态加载试验证明了策略的正确性和有效性。

将电液负载模拟器中的多余力矩视为外干扰，并考虑各种不确定性的影响，采用基于H∞鲁棒控制理论的方法设计了鲁棒控制器；同时，采用该控制器针对系统存在参数变动、高阶未建模动态及外干扰等不同工况时的特性进行了仿真研究以及系统动静态特性的实验研究。仿真和实验结果表明，在该控制器的作用下，系统不仅很好地实现了动态跟踪性能而且表现出良好的鲁棒性。系统的性能指标达到幅值误差小于±10％及相位滞后小于10。时的有扰闭环频宽为10Hz。

提出把电液负载模拟器的多余力矩视为一种补偿作用的观点，明确了广义连接刚度和系统性能的关系，提出了确定最佳广义连接刚度的基本原则，给出了确定最佳广义连接刚度的一种量化方法。理论分析、仿真和实验研究的结果证明了最佳广义连接刚度的有效性，系统有效地抑制了多余力矩。

建立了采用P-Q伺服阀控制加载的电液负载模拟器系统键图模型并通过仿真验证了该模型的正确性。通过对P-Q伺服阀和普通的流量伺服阀加载试验曲线的对比分析表明采用P-Q伺服阀控制可以有效地抑制多余力。

为了提高电液负载模拟器加载系统的控制性能，并解决多余力抑制这一技术难题，对流量阀单阀控制电液负载模拟器系统和流量阀与P-Q阀双阀并联控制电液负载模拟器系统进行了建模、仿真和试验研究。仿真和实验结果表明：加载系统采用双阀并联控制比单阀控制的多余力明显减小，动态加载精度明显提高。

电液力矩伺服控制系统常用于电液负载模拟器（EHLS）以模拟航空动力铰链力矩，从而实现对目标的动态加载。由于系统存在不确定性和非线性因素，影响了系统的控制性能和稳定性。本文通过对电液负载模拟器系统模型的分析，详细论述了造成系统不确定性的原因。同时针对参数不确定性、模型不确定性及强外干扰产生的不确定性进行了仿真研究。仿真结果明确了各种不确定性对该类系统的影响程度，为采用相应的控制策略以消除多余力矩、提高系统性能提供了理论依据。

从正开口阀的阀系数入手，分析其抑制电液负载模拟器多余力矩的机理。给出流量伺服阀、压力伺服阀、流量一压力伺服阀控制电液负载模拟器时阀正开口量的确定办法，并对和正开口阀有相似加载特性的加载马达两腔开连通孔进行了多余力矩抑制实验，为正开口阀用于电液负载模拟器提供了依据。

针对电液负载模拟器加载系统中存在的不确定性因素，通过选择适当的权函数，采用混合灵敏度的H∞方法设计并用基于线性矩阵不等式的算法求解鲁棒控制器。实验验证了该控制器在弹簧刚度发生变化时具有鲁棒性，并且结合结构不变性原理能有效抑制多余力，提高被动加载的性能。