目前,随着高速公路网的普及,汽车载具的行驶速度常达到20m/s以上。如果不对车体材料的动态特性有着充分的理解,随意设计车身结构,那么一旦发生事故,后果不堪设想。在这样的背景下,汽车行业对汽车用材的动态特性研究产生了极大的兴趣。但是常见的静态材料试验机由于性能限制,无法测量材料的动态特性,因此发展一款测试材料动态特性的仪器就显得尤为必要。高速材料拉伸机就是专门用来进行材料动态特性试验的仪器。基于以上事实,本论文设计一款基于模型预测控制策略的电液伺服高速材料拉伸机。该拉伸机结合了液压系统和电控系统各自的优势。一方面,液压系统具有高出力、速度较快的特点,因此常被应用到材料拉伸机系统中;另一方面,电控系统具有高精度,响应快的优势,能够改善液压系统精度较低的问题。此外,通过模型预测控制算法,实现了对电液伺服阀响应延迟的消除,有效提高了控制精度。使用Python编写了控制软件,实现了参数优化、系统控制的自动化。首先,分析电子式和液压式高速材料试验机的性质,综合考虑后确定使用电液伺服控制系统。然后根据设计目标,讨论并确定了电液伺服控制系统原理图,明确了设计过程中的重点和难点。然后,进行了高速材料拉伸机液压系统的设计。依靠液压原理和数学方法对系统进行理论计算,设计了非标的间隙配合液压缸,确定了液压泵、电液伺服阀和高压蓄能器等元件的参数,最后对系统的有效性和安全性进行了验证。接下来讨论了一种可能的复合控制方法。该控制方法根据拉伸目标速度的大小将控制策略分为低速部分和高速部分。低速部分使用一种优化的PID控制;高速部分使用基于神经网络学习的开环控制。该控制方法效果一般且不太具备实际价值。最后设计并验证了一种可行的控制策略,即模型预测控制策略。模型预测控制(MPC)根据系统的近似数学模型对未来一段时间系统的输出量进行预测,从而提前进行控制,有效避免了系统延迟带来的影响。在具体实现方式上,利用Python编写了包含模型预测控制算法在内的控制系统软件,联合MATLAB实现了对基于AMESim的高速材料拉伸机仿真系统的有效控制。仿真结果良好,各种工况下都能够保证在拉伸阶段达到预定的目标速度且保持稳定,误差在±3%以下。