负载模拟试验系统在伺服控制的研究与测试中具有重要作用,尤其在模拟某些实际中不易实现的负载类型上具有重要意义。电动负载模拟试验系统以可能量回馈、动态响应迅速及可靠性高等优点成为了当前负载模拟研究的热点。本文主要对电动负载模拟试验系统中加载电机的负载模拟算法进行深入研究并实现对给定负载的模拟。首先,在分析负载模拟试验系统的组成结构与工作原理后,建立了其动力学模型,以传递函数的形式描述了负载模拟的本质。在此基础上设计了直接控制转矩型与直接控制转速型两类负载模拟算法,并分析了算法在离散域的稳定性,指出了直接控制转矩型算法负载模拟范围较小的不足。在MATLAB/Simulink中对两类负载模拟算法进行仿真与比较,分析了负载模拟算法的可行性,并对加载电机的选型理论进行分析。其次,以算法验证为目的设计了负载模拟试验系统硬件的总体方案,在综合考虑性能指标要求进行元器件选型与设计的基础上,完成了以西门子SINAMICS S120变频器为核心的负载模拟试验台研制,建立了驱动电机—加载电机对拖的能量回馈型负载模拟试验台。介绍了系统中主要模块的工作原理,并对选用的多种现场总线协议进行分析,在此基础上完成了通信接口程序、驱动控制策略、负载模拟算法实现与人机界面等软件的开发。最后,对负载模拟算法进行了实验验证。测定了加载电机速度阶跃、正弦跟踪及任意曲线跟踪条件下的响应指标,确定了加载电机伺服控制的有效性,并实现负载模拟试验系统转动惯量与阻尼系数的识别。在获得动力学模型中所需的参数后通过实验研究了驱动电机转矩突变与系统转动惯量突变等模拟工况,验证了负载模拟试验台设计的合理性与负载模拟算法的有效性。