疲劳试验机是当代工程模拟试验的重要设备，能够以较低的成本真实的反映出产品的性能，为产品的设计和改进提供可靠依据。随着国产旋挖钻机的崛起和市场竞争的日益激烈，桅杆的可靠性也越来越受到国内厂商和客户的重视。在此背景下，本文为旋挖钻机的桅杆设计一套疲劳试验系统，其功能是在实验室条件下模拟桅杆在实际工况下的受载状况，目的是为了查找桅杆应力危险部位，以改善结构设计并减少桅杆开裂开焊故障。因此本课题研究有其重要的应用及经济价值。本文以桅杆疲劳试验机为研究对象，完成了以下工作：首先，在研究分析桅杆在不同工况下的受载状况以后，结合技术要求确定最终设计方案，并对试验机关键机械结构进行设计和校核分析，确保试验机运行的安全性和试件安装操作的方便性。其次，根据试验机的功能要求，设计了本试验机的液压系统原理图，完成了液压元件及辅件的选型计算，并对720kN伺服作动器进行了设计校核。再次，为满足试验机在不同测试输入信号下控制精度要求，本文建立了试验机电液伺服系统的数学模型。通过仿真对比两种控制策略在不同测试信号下的动态控制效果，最终确定了基于PIDF的控制策略，并设计不同的补偿器，以满足整个控制系统对协调加载的性能要求。最后，针对疲劳试验机总体功能要求，设计了试验机三级分布式的伺服控制系统，并对主要硬件和软件进行了设计与说明，最终通过调试与实验研究进一步说明PIDF控制策略的可行性与仿真模型的准确性。