负载模拟作为分析和研究操舵系统控制性能和动力性能的关键技术手段,对于新型操舵系统的研制起着重要作用。本文通过理论分析和实验研究,建立了基于直驱电机的电动负载模拟系统的数学模型,在对其特性分析的基础上,应用单神经元自适应PID控制方法设计了其控制策略,实现了基于直驱电机的电动负载模拟系统的高精度快响应控制。首先,建立了电动负载模拟系统核心执行元件——直驱电机的数学模型,并用频率特性法对基于直驱电机的电动负载模拟系统稳定条件和反映其加载能力的无扰跟踪特性进行了分析。结果表明,通过校正环节之后,该系统能够满足电动操舵系统的负载模拟要求。其次,消除多余力矩是基于直驱电机的电动负载模拟系统必须解决的关键问题,本文通过对基于直驱电机的电动负载模拟系统的理论分析,提出了采用角速度补偿的方法可以有效抑制多余力矩;同时,从理论上分析了系统等效转动惯量以及轴系刚度对多余力矩的影响,指出尽量减少基于直驱电机的电动负载模拟系统中等效转动惯量可有效抑制多余力矩,过大的轴系刚度会产生较大的多余力矩,而轴系刚度过小则会影响基于直驱电机的电动负载模拟系统的响应速度。接着,针对基于直驱电机的电动负载模拟系统受到强干扰、非线性等特点,在对其进行特性分析的基础上,基于角速度补偿方法设计了单神经元自适应PID控制器。通过单神经元在线自动调整加权系数,并采用基于二次性能指标的搜索调整策略,使基于直驱电机的电动负载模拟系统的自学习、自组织能力和鲁棒性等得到了较大提高。该控制器既保存了传统PID控制器结构简单等特点,又在一定程度上解决了传统PID调节器不易在线实时整定参数、难于对一些复杂过程和参数慢时变系统进行有效控制的不足。最后,建立了基于直驱电机的电动负载模拟系统,通过实验研究,对理论分析结论进行了验证,获得一些有益的结论,为进一步提高基于直驱电机的电动负载模拟系统性能的研究奠定了基础。