电液负载模拟器是一种半实物类仿真器,它能够模拟实际环境中的复杂载荷,适应于高响应,大负载,高精度的负载模拟。电液负载模拟器需要根据被加载的位置变化,进行实时的位置跟踪并同时加载相应的载荷谱,因此它是一种存在位置扰动的被动式电液伺服力控制系统。电液负载模拟器自身存在非线性环节和参数摄动,同时与位置系统之间相互耦合,这就要求高性能的电液负载模拟器能够与位置系统同步工作,且不受位置系统的“强迫”运动、自身非线性环节和参数摄动的干扰。滑模变结构控制能够根据系统当前的状态,强迫系统按照设定的“滑动”模态运动。在滑模变结构控制中,不仅滑动的模态可以进行设计,而且对系统参数的变化以及外部干扰具有不变性,因此对于包含严重非线性环节、参数摄动和外部扰动的电液负载模拟器来说,具有独特优势。本文以电液负载模拟器为研究对象,针对被动式电液伺服力系统的加载精度和响应速度问题,采用滑模变结构控制方法,使系统在不同位置扰动的条件下系统仍具有较快的响应速度和较高的精度。主要工作如下:(1)对电液负载模拟器的工作原理进行描述,建立系统整体的非线性数学模型,包括液压缸的容腔效应以及液压缸活塞的非线性摩擦力。(2)对电液负载模拟器设计了基于压差反馈的常规滑模变结构控制器、终端滑模变结构控制器、定增益双幂次趋近律的滑模变结构控制器以及与基于力反馈的反步滑模变结构控制器。在此基础上提出了变增益双幂次趋近律的滑模变结构控制器和带有干扰观测器力反馈的反步滑模变结构控制器,并通过Lyapunov函数证明系统均是渐近稳定的。(3)在Matlab/Simulink仿真软件中建立了系统仿真模型,针对系统在不同控制器下分别进行静态和动态加载仿真。仿真结果表明:引入的变增益滑模变结构控制器,能够提高系统的加载精度,减少位置系统对负载模拟器的干扰和控制器输出抖振,具有较好的鲁棒性;引入的基于力反馈的反步滑模变结构控制器,能够有效减少液压缸活塞杆摩擦力对负载模拟器输出力的影响,提高了系统的加载精度,并仿真验证系统在不同质量下,仍能正常工作;设计带有干扰观测器的基于力反馈反步滑模变结构控制,能够减少电液伺服阀零漂对系统控制精度的影响,进一步提高了系统的输出精度和鲁棒性。(4)根据电液负载模拟器的测控设计方案和要求,选择测控系统中的各类硬件设备。搭建负载模拟器的硬件平台,并在Lab VIEW平台上编写前文所设计的滑模变结构控制器和不同的测试程序,为下一步相应实验做好准备。