电动舵机负载模拟器是一种重要的地面半实物仿真设备,模拟飞行器在飞行过程中舵面所承受的气动力载荷。多年来,负载模拟技术的研究一直是航空航天领域的重要课题,本文着重对电动舵机负载模拟系统的特性、控制方法及控制器软硬件设计进行了分析及探讨。首先,分析了电动负载模拟器的组成及工作原理,建立了负载模拟器系统的数学模型,基于系统模型,详细分析了电动负载模拟器的特性,得出结论:多余力矩产生的根本在于舵机的运动,间接表现为加载电机的惯性、电磁多余力矩;同时连接刚度对多余力矩与系统开环频率特性的影响相反,具体选择时要折中考虑。其次,具体分析电动负载模拟器系统的控制算法。首先采用结构不变性前馈补偿方案消除系统的多余力矩干扰;其次采用力矩变化速度反馈首先改善系统的阻尼特性,然后利用PI控制器提高系统的频宽及跟踪精度,最后探索智能算法,将模糊控制器与PI控制器通过切换函数合理组合为模糊-PI控制器,解决单纯PI控制下系统阶跃响应超调量大、无法避免的问题。并在本文最后仿真验证了所设计控制器的性能。最后,完成基于FPGA的控制器硬件电路的设计。对于软件部分的设计提出了基于状态机的四倍频电路设计方法,提高舵机位置、速度检测精度;并利用直接数字频率合成技术(DDS)产生正弦加载信号,通过仿真和实验验证了设计方法的正确性。