电动力矩负载模拟系统主要用于模拟飞行器舵机或其他伺服系统在运行中所承受载荷的测试系统,使用电机作为加载元件。其主要用于模拟真实工况下的载荷,用以测试和检验伺服机构的性能、算法、稳定性等特性。由于其跟随被试机构同步运动的同时完成力矩载荷的加载,因此也被称为被动伺服系统。被试机构的运动会使加载机构产生反拖,进而产生多余的力矩扰动,使载荷不能准确加载。如何能够准确及时的将真实工况下的载荷谱进行加载,是电动力矩负载模拟系统的主要问题。本文以此作为研究对象,对此问题展开研究探索。本文以永磁同步电机(PMSM)作为加载机构,建立了包括加载系统环节和位置扰动环节的数学模型,并以此分析了加载环节和扰动环节的时域以及频域特性。随后分析了影响系统响应特性的主要因素,讨论了位置扰动产生机理和特点,为后续研究控制算法和控制策略提供了理论基础。针对电动力矩负载模拟系统的系统建模误差,参考系统的线性模型,使用Chirp信号激励系统并记录系统输出,并采用参数辨识的方法修正模型名义参数与实际参数不符问题。随后使用BP神经网络算法进行系统辨识建立了负载模拟器非线性模型。采用SSE、RMSE和R-square分析了两种建模方法的误差,结果表明线性模型误差较ANN系统辨识模型误差更小。最后,采用概率密度和功率谱密度分析了两种建模误差频谱分布,结果表明两种模型误差均呈现正态分布特征,且误差主要集中在低频区域,误差特征接近高斯分布有色噪声。针对电动负载模拟系统耦合干扰等特点,结合前文对机理模型建模误差的分析,提出一种考虑各的基于反演法的滑模控制策略。为了对被试电机速度进行跟踪,提出了一种基于sigmoid函数的跟踪微分器,实现了对于被试舵机速度的无差跟踪。随后根据负载模拟系统系统特点,将系统建模误差、参数不确定、非线性环节以及其他未知干扰作为等效干扰。采用二阶超螺旋滑模算法对每一步等效干扰进行估计。为了避免反演法设计过程中出现的微分膨胀现象使用动态面计算虚拟控制量的导数,最后通过仿真实验验证算法的有效性。最后搭建了电动力矩负载模拟实验平台,通过验证上述控制算法和控制策略。实验的结果表明了本文所提出的控制算法可以较好的控制效果,克服了系统中存在的多余力矩,满足了负载模拟系统的评价指标。在末尾给出了基于电动力矩负载模拟系统的在工业生产中的扩展应用实例,表明电动负载模拟系统具有广阔的应用前景。