题目：电动负载模拟器的关键技术研究

负载模拟器是构成半实物仿真系统的关键设备，广泛的应用于航空、航天、航海等领域。负载模拟器的功能是在实验室条件下复现被模拟部分的载荷，从而检测研制系统的技术性能指标，将经典的自破坏性的全实物实验化为实验室条件下的预测性研究，以达到缩短研制周期，节约研制经费，提高可靠性和成功率的目的。目前，负载模拟器的执行机构主要采用液压马达。液压负载模拟器存在功耗和噪声大、能源利用率低、容易漏油等缺点,而采用电机作为伺服机构能够简化负载模拟器的硬件结构，降低负载模拟器的成本；并且随着永磁同步电机及矢量控制方法的不断发展使得电机在小扭矩范围内能够提供平稳，高精度的扭矩控制，解决了液压马达在小扭矩范围内控制精度不高的缺点。随着电力电子技术的发展，电机工艺技术的不断提高，电动伺服将会在大扭矩伺服领域发挥更为重要的作用。本文就是在此技术背景下，对电动负载模拟器的关键技术进行了研究。论文首先根据负载模拟器的工作原理设计了完整的电动加载方案。分析了作为执行机构的电机的选型，设计了基于永磁同步电机的两套电动负载模拟器的实验台，完成了实验台的各部分设计，包括机械、电路和软件等部分。论文根据系统各部分的数学模型，建立了电动负载模拟器模型。分析了采用电流、力矩双闭环控制结构下的系统模型，其中力矩传感器的扭转刚度对系统的特性有一定的影响。由于电动负载模拟器与液压负载模拟器控制结构有所变化，作为衡量负载模拟器的关键指标的多余力矩的引入途径不同。本文针对电动加载的特点，对电动加载系统存在的固有力矩波动和由于位置干扰引入的力矩波动进行了分析，针对这些电动负载模拟器的特有问题，论文提出了相应的复合控制方案，仿真结果验证了该方案的有效性。