根据我国关于航天“三步走”战略的计划要求，2020年我国将建成较大规模的有人照料的空间站，这就要求空间站用再生式环境控制与生命保障系统（环控生保系统）需研制成功，为了确保生保系统在空间站长期、稳定、可靠的运行，在正式运行前需在地面进行多次的验证性实验，人体代谢模拟系统即为环控生保系统的验证性系统之一。本文根据我国国内环控生保系统的发展速度，综合国外空间站配套系统的研制情况，提出了全新的人体代谢模拟系统。系统共包括一下四个单元：二氧化碳（CO2）产生功能、加湿功能、加热功能及耗氧功能单元。本文详细的阐述了总体和具体分单元的设计方案，同时还根据精度需求设计了合理的控制系统，选择了合适的硬件执行器。在控制系统设计方面，上位机采用LabVIEW，可以发挥其强大的测试测量功能和友好的人机界面功能，便于实验员操作。下位机采用西门子公司的PLC，可以发挥其稳定、可靠的特点，符合整体设计的要求。系统分为全自动和半自动两种模式，全自动模式可以定量连续多周期性的模拟人体代谢的各个单元，半自动模式可以单独操作各个单元，同时还可以满足拉偏功能的需求。本次设计的新颖之处在于：利用“分子筛变压吸附”的原理，设计了全新的耗氧功能单元。利用这种原理的好处为可以避免传统“抽气补氮”方式带走的舱内微量气体，最大程度上还原舱内环境，更加可靠的验证环控系统。