随着我国经济的高速发展,机械制造业对材料、零部件及整机的性能试验方面提出了更高的要求,尤其是提高加载效率,降低试验成本、提高试验水平等方面。本文用直线电机作为作动器的驱动源,提出解决直线电机作动器输出力不足这一难题的方法,并对材料试样进行大载荷高频加载实验验证。直线电机是一种无需利用任何中间传动机构就能将电能直接转换成直线运动机械能的动力装置,能量转换效率极高。但直线电机自身输出力值较小,使其在运用上比较受限制。本文主要针对直线电机在某些场合应用时输出力值不足的问题,并取其可高频运动的优点,主要采用两台同步运动的永磁同步直线电机作为直线电机作动器的驱动源,并将该作动器应用到10KN电子式动静万能试验机中,利用共振原理来提升直线电机作动器的输出载荷,并利用其自身高频输出的优点,以实现大载荷高效加载。首先,本文基于解决直线作动器在某些场合输出力值不足,设计出一台百千牛级大载荷加载的直线电机作动器,阐述该作动器的原理,即完成基于两台永磁同步直线电机同步使用为驱动源的直线电机作动器的搭建,并将其应用于10kN电子式动静万能试验机中。针对作动器的关键零部件进行静力学仿真分析,计算出应力及变形等,经分析可知各零部件均达到力学性能的要求,并且增设了预应力加载模块。其次,对直线电机作动器整机进行模态分析及谐响应分析,计算出加载系统固有频率的理论值以及共振时的输出力值,将其应用到提高试验机的输出力值,扩大载荷试验范围,并且试验验证了共振原理在该系统中使用的可行性及正确性,得出直线电机输出载荷的扩大倍数。再次,利用三闭环控制理论对作动器进行驱动控制,得出各控制环的传递函数,计算出PID参数的数值,使用仿真软件分析计算各环函数,并得出相对应的响应曲线,还将不合理的参数进行修正,为试验奠定了理论基础。最后,通过驱动器软件WorkBench及DynaTest疲劳控制系统分别对直线电机作动器加载系统进行静态控制和动态控制实验,得出各试验的振动曲线,采集试验数据并进行分析,尤其进行了谐振试验,其试验结果表明共振状态下直线电机作动器的输出推力是其额定输出推力的12.1倍,证明该直线电机作动器在大载荷高频加载中的可行性。