该文选择具有复杂运动特性的三轴运动转台为研究对象,结合虚拟现实技术,设计开发了"三轴运动转台与虚拟现实系统",实现对复杂动态过程的半物理仿真试验.在此基础上,重点研究了非线性系统广义频率响应函数(GFRF)模型的非参数辨识算法,和基于GFRF描述的非线性系统特性的频域分析方法,并进行的大量的仿真试验和结构分析.论文的内容安排如下:第一章综述了复杂动态过程半物理仿真与虚拟现实技术发展的现状,也对非线性控制系统研究的发展历史和现状进行了综述,内容包括对非线性系统的数学描述方法、模型辨识算法、系统分析与综合方法.并给出了该文所研究的主要内容.第二章叙述了"三轴运动转台与虚拟现实系统"的设计与开发.该系统由四个单元组成,它们分别是:三轴运动转台单元、三轴运动转台驱动控制单元、虚拟现实单元和非线性控制系统分析单元.内容包括系统的总体功能设计和结构设计,以及对每个单元的功能和结构设计、硬件系统设计和软件设计与实现等.同时也论述了有关三轴运动转台的制造和安装调试.第三章对三轴运动转台的运动机理进行了深入的研究,根据三轴运动转台和驱动系统的设计和实际参数,利用拉格朗日动力学方程建立了三轴运动转台的机理模型.并基于系统的结构和实际工作特点,进行了模型简化与集结,以便于分析和实现控制.利用计算机进行仿真比较,证实了简化模型是合理的,能够近似描述原系统模型的动态和静态特性.第四章介绍了一般非线性动态系统的Volterra级数模型与GFRF模型.在一定的假设条件下,探讨了多项式类非线性动态系统的频域非参数模型辨识算法,给出三轴运动转台一维频域集结模型GFRF模型的描述.进而,进行了非参数模型辨识和辨识结果分析.通过大量的仿真实验,证实了该辨识算法的有效性和良好的泛化能力.