作为海洋油气开发中的关键设备之一,脐带缆的服役环境十分恶劣,极易发生疲劳断裂,从而导致严重的经济损失、环境污染,甚至危及人身安全。为了避免这些事故的发生,需对脐带缆的疲劳寿命进行研究。针对目前尚未有一套完整的脐带缆疲劳分析理论的现象,对脐带缆进行疲劳试验研究,研制具有拉、弯功能的深海动态脐带缆在位疲劳试验机,模拟脐带缆在不同工况下的受载形式。试验机在运行过程中,弯曲端的位置控制和拉伸端的恒拉力控制都将会受到外界因素的干扰,譬如:（1）脐带缆的的多层复合结构,导致其弯曲刚度和拉伸刚度呈非线性,内部层与层之间是可相互滑动的;（2）试验过程中脐带缆发生抖动,导致弯曲端受到的负载是时变的;（3）拉伸端和弯曲端之间的关系是相互耦合的等。这些因素使得整个系统的控制精度大大降低,为了提高系统的控制精度,对脐带缆疲劳试验机的控制系统进行研究设计。本文在对国内外脐带缆疲劳试验机研究现状进行分析的基础上,确定试验机的总体设计方案,对其结构设计进行详细设计,并对试验机进行静力学和模态分析,以验证其机械结构的强度是否满足使用要求。针对多液压缸同步运动系统中存在的问题,设计能够满足要求的弯曲端双液压缸同步系统。通过分析系统中主要液压元器件的动态特性,确定系统的开环传递函数。分析系统在不同负载刚度下的开环伯德图以及阶跃响应特性,研究系统在无控制器时的稳定性。由于液压系统存在非线性、参数时变性以及外部随机干扰等因素,试验机弯曲端两液压缸的同步误差较大。为了提高系统的控制精度,对同步系统的控制算法进行研究,提出了基于PSO优化的自适应模糊滑模控制算法（PSO-AFSMC）。将所提出的算法与PSO-PID控制和一般滑模控制进行仿真对比,分析系统在不同输入下的响应特性,验证所提出的算法的优越性。最后基于所研制的脐带缆疲劳试验机的弯曲端双液压缸同步系统,分析摆动头的摆动角度与液压缸位移之间的关系,确定系统的输入。通过对试验结果的分析,验证所设计的同步系统和控制算法的有效性。