军事、航天等领域伺服系统不但要求较高的动态性能、稳定性和精确性等技术指标,而且有大转动惯量、超高速性、大调速范围和非线性等不利于控制的因素。从控制难度和设计成本的角度考虑,直接对实际伺服系统进行研制和调试不太合适,故有必要研制一套伺服负载试验台来模拟实际伺服系统的功能。本课题的研究对象是高性能伺服负载试验台,它能模拟实际伺服系统的功能并达到规定的指标要求。本文的主要工作包括以下几方面:(1)设计伺服负载试验台的总体方案和框架结构,并按功能对基于上下位机结构的伺服负载试验台进行模块划分,进而详细阐述其工作原理。对伺服负载试验台的关键部件进行设计,并深入研究其工作过程。针对伺服负载试验台主要组成部件的选型进行了参数计算、原理分析和研究。(2)伺服负载试验台的硬件设计。设计伺服控制器,实现轴角编码、串口扩展、RS-422接口转换、D/A转换和运放等功能。设计并行接口板,包括并行通讯接口转换电路和RS-422串行通讯电路。结合理论分析并对以上每个电路的实现过程进行详细描述。(3)伺服负载试验台的软件设计。设计伺服控制器和并行接口板的通讯软件。按照软件工程的思想,给出软件的总体流程图,并按照功能需求进行详细设计。设计上位控制计算机的监控软件,实现信号发生、性能分析、曲线显示等功能。(4)伺服控制算法的设计。针对本伺服负载试验台的特殊性,实现了伺服控制的3种典型算法:积分分离的数字PID、分区数字PID和前馈—反馈复合控制,经多次试验和调试整定参数。经过现场安装,实际运行调试,结果表明本文研制的伺服负载试验台实现了所需的功能,并达到了既定的性能指标。