测功机是对各种动力与传动机械进行性能测试的主要设备。鼠笼式转子结构的交流异步电力测功机由于具备电机结构简单,精度高,测功范围广,试验条件容易控制等优点,近年来得到了广泛的应用。在变频调速装置控制下,交流异步电力测功机不但能够为被测试设备加载转矩进行功率测试,而且还能作为电动机拖动被测试设备进行冷磨合等试验。同时所吸收的机械能还能转换为电能实现能量回馈和系统的电封闭。本文选取交流异步电力测功机系统为研究对象,讨论了其系统基本组成和控制策略,开展了转速和转矩的软测量技术研究。首先以作者研发的某摩托车发动机实验台架为例,全面阐述了交流异步电力测功机的测功原理,讨论了保证交流异步电力测功机系统工作稳定的条件。在分析建立了交流异步电力测功机的数学模型的基础上,提出了一种简化的变频器数学模型,并据此建立了整个测试系统的数学模型。针对传统PID控制器的不足,提出了基于模糊PID恒转速控制器的交流异步电力测功机控制系统,并给出了相关的实验结果。实验结果表明,控制系统具有较好的调节性能,可以满足动力测试与控制要求。接着从交流异步电力测功机的数学模型出发,提出了一种在系统速度已知的情况下,将加载转矩作为未知输入的交流异步电力测功机系统的软测量模型,并从李雅普诺夫稳定性定理出发,验证了模型的稳定性。对于速度未知的场合,提出了基于UKF算法的交流异步电力测功机系统在速度未知情况下的软测量模型。仿真结果和实验结果表明,两种软测量模型都能对各自的估计量进行一定精度地估计,但是由于交流异步电力测功机电气参数的变化以及运行中损耗的存在,两个模型的估计输出还存在着一定的误差。为解决参数和损耗的变化引起模型输出结果的误差,在全面分析了交流异步电力测功机在运行中存在的各种损耗的基础上,从交流异步电力测功机加载转矩随定子绕组温度上升而上升的事实出发,提出了交流异步电力测功机的稳态转速和转矩的T-S模糊软测量模型。该模型以定子电流、定子电压和定子绕组温度为输入,采用改进的快速傅里叶变换计算电压和电流的有效值。为提高模型的估计精度,将传统的T-S模糊辨识模型模糊规则使用的线性方程形式修改为多项式形式,并根据聚类区间误差的分布来调整模糊聚类中心和模糊规则。实验证明该软测量模型能够较为准确地估计出交流异步电力测功机的转速和轴上机械转矩,且能够正确反映转矩、转速随定子绕组温度变化而变化的趋势,模型的输出对参数的变化不再敏感。为进一步提高转速和转矩估计的精度,建立了考虑损耗的实际系统中转速和转矩非线性函数的一般形式,利用支持向量回归机能够在全局意义上逼近任意非线性函数的特点,构建了基于支持向量回归机的交流异步电力测功机系统的稳态软测量模型。实验证明了该软测量模型能够对转速和转矩进行有效地估计,精度得到了进一步提高。在此基础上,为进一步提高模型的运算速度和鲁棒性,将偏最小二乘法、支持向量回归机算法和鲁棒主分量回归数据野点检测算法结合起来,提出了鲁棒非线性偏最小二乘法。该算法中使用支持向量回归机来实现偏最小二乘法中潜变量的非线性映射,使之能够应用在交流异步电力测功机这样一个非线性系统建模中。同时使用鲁棒主分量回归数据野点检测算法能够有效地检测出数据中的野点。此外,基于鲁棒非线性偏最小二乘法的软测量模型由于进行了潜变量的抽取,降低了输入数据的维数,从而达到提高了模型运算速度的目的。模型训练和实验结果表明,鲁棒非线性偏最小二乘法软测量模型能够对交流异步电力测功机系统的转速和转矩进行较好地估计,从而模型训练和回归估计的鲁棒性得到了提高。最后,依据国家相关标准,对各种软测量模型的工程应用前景进行了探讨,并分析各模型误差的来源,提出了减少误差的研究思路和方法。