对接转位机构是空间站建设中一种重要的机构,用于将对接舱室对接后进行转位,从而将主对接方向与核心舱的对接口留出以利于下一次对接。为了在地面进行对接转位机构的性能测试,设计了惯量模拟试验系统,在模拟太空环境中进行对接舱体转位过程时的转位臂性能测试。本文以转位臂惯量模拟试验系统为研究目标,设计了用于进行机械惯量模拟的机械惯量模拟系统。为了解决机械惯量模拟的缺点,进一步研究了电惯量模拟试验系统。在分析电惯量模拟系统特性的基础上,针对电惯量模拟系统中存在多余力矩的问题,进行了控制器的设计。最后,通过实验将两种惯量模拟方式的模拟效果进行了对比。首先,分析了惯量模拟试验系统的组成和工作原理,设计了机械惯量模拟的飞轮惯量模拟系统。进一步对电惯量模拟试验系统进行了建模。在建模时,首先建立了永磁同步电机为工作电机的数学模型,在此基础上分别对扭矩电机加载系统和转位臂系统进行了建模,最终得到了电惯量模拟试验系统的数学模型。其次,针对电惯量模拟试验系统的主要研究对象—扭矩电机加载系统,进行了前向通道和多余力通道特性分析,研究了扭转刚度对系统控制性能的影响,提出折中选取扭转刚度才能使系统达到最佳性能。并对多余力矩进行了分析,通过仿真验证了多余力矩的存在。再次,针对扭矩电机加载系统的主要控制问题,进行了控制器的设计。首先采用力矩的微分负反馈改善系统的阻尼特性,提高系统的稳定性,其次采用PID控制方法减弱了系统的相位滞后,显著提高了系统的快速性和准确性,最后,通过基于结构不变性原理的前馈补偿器的设计,抑制多余力矩,仿真结果表明,多余力矩的抑制效果达到90%以上。最后,完成了机械惯量和电惯量模拟的实验,验证了所设计惯量模拟系统的可靠性,并通过对比两种惯量模拟方式的效果,指出电惯量模拟可以代替机械惯量模拟用于工程实践。