气动负载模拟器作为一种典型的被动力伺服系统,是模拟飞行器在飞行过程中舵面所受空气力矩的加载装置。舵机的主动运动往往会对加载系统产生干扰,进而引起多余力,而气动力伺服系统随着频率的增加会有较大的相位滞后。如何减少多余力,降低相位滞后是当前负载模拟器研究领域中的热点之一。利用AMESim仿真软件,建立了理想舵机的加载模型,并给出满足理想舵机的前提条件。针对非对称缸采用分段PID进行控制,并对仿真曲线进行了分析。仿真结果表明相位滞后与多余力均随着频率的增加而增加。然后建立了电机的传递函数模型,进而完成了包括曲柄摇杆机构在内的实验系统的建模并进行了性能分析。采用机理建模的方式得到气动系统的方程,分析得出系统达不到预期控制目标的主要原因是加载系统在舵机系统的强干扰下实行加载所导致。这种干扰作用到加载系统的主要方式是通过位移导致两腔压力变化、黏性力以及惯性力作用。通过辨识的方法获得系统参数,简化了气动系统模型并实现了控制器的设计。针对位移导致的两腔压力变化所造成的力的变化进行了速度补偿,并在仿真模型中进行了验证。验证结果表明该控制方式在速度较高时对减少相位延迟和平滑跟踪曲线是有效的。搭建了气动负载模拟器频率特性测试系统,该系统采用Matlab/xpc target进行信号采集与输出控制。完成了气动负载模拟器的无扰加载、多余力以及动态加载等特性的测试。测试结果表明实验曲线与仿真曲线具有较好的一致性,证明了速度补偿对减少相位延迟和多余力等问题的有效性。