负载模拟在一些大型的机械厂（比如汽车行业、农机行业等行业）的生产过程中是一个不可缺少的部分，它是在实际应用中的负载模拟是一个极其复杂的过程，考虑到在实际生产过程中，用负载模拟进行现场在线测试机器的各种性质也是可行的。鉴于这些因素，我们迫切需要能够进行机械负载模拟系统的实际应用的方法，专门为满足生产和科研的需要，负载模拟器就是这样一个系统[11]。该负载模拟器结构简单、体积小、成本低、以及良好的控制性能，使得负载模拟器成为一个非常有前途的领域。

1.3国内外的研究现状

1.3.1 国内对负载模拟的研究发展水平

1.3.2国外对负载模拟的研究发展水平

1.4本章小结

上述是对国外机械负载电动模拟技术目前研究状况的概述，从这些研究可以看出：多数集中在电机、驱动器和传动系统进行稳态测试，或者向它们提供供它们慢慢改变机械性能的负载，但是，在实际工业生产过程的机械负荷的过渡过程往往成为电机驱动器出现故障或其他问题的根源，这对于简短的运动控制算法也有很大的影响力；动态机械负载特性的模拟技术仍然是主要在研究阶段的理论分析和仿真阶段虽然，仿真适用于不同负载的负载模拟系统，但是主要还是基于数学模型的运动方程，都集中在电机负载的仿真，而作为一个整体的系统（如速度控制单元，驱动单元）被忽略，从而失去真实性。

第二章 负载模拟总体设计

2.1 负载模拟

2.1.1负载模拟的概念

负载模拟系统实质是一种转矩控制系统，负载模拟系统的运动是被动的，但其力矩却是主动加载的，故此它是被动运动与主动加载的统一。

2.2 负载模拟的分类

按照加载方式的不同，负载模拟系统一般分为机械式、电液式和电动式。机械式负载模拟系统结构简单，加载精度高，但不能实现任意力矩函数加载；针对机械式负载模拟系统的不足，从20世纪70年代开始电液负载模拟系统以精度高、频带宽、力矩大而得以在负载模拟系统领域占有主导地位；随着微电子技术、电力电子技术、传感器技术和控制理论的发展，从20世纪80年代起，电动伺服系统因其具有的响应速度快，体积小，结构简单，成本低，控制及维护使用方便等优点，而得到了越来越广泛的应用[14]。

2.2.1 机械式负载模拟系统

机械式负载模拟系统其造价低，维护成本小，操作方便，在强烈振动和热冲击环境保持稳定的负载输出。

    机械式负载模拟系统的不足之处已经存在的机械负载模拟器的质量和体积太大，加载精度低，加载频带比较窄，只能模拟单一类型的问题，并且在相同的环境和加载综合实验下两者不能同时进行。

2.2.2 电动式负载模拟系统

电动负载模拟系统就是利用直流电机或者交流电机作为电能—机械能的转换元件，将电能转换成电机转子的机械能，以转矩形式为承载设备加载，通过对加载转矩的控制实现对负载的模拟。对于电动负载模拟系统来说，就是如何快速补偿承载对象速度变化而带来的负载电机中的反电动势，使得该模拟系统具有与实际机械负载相同的机械特性。

电动式负荷模拟的主要缺点：加载频带窄，输出扭矩较小，以目前的技术条件仅提供给电动舵机负载模拟。电动式及电液式负载模拟器的执行特性变化很大，除了负载模拟器（如多余的扭矩）的常见问题，还在控制电动负载模拟器也有一些特殊的问题，这是直接关系到系统的性能【9】。

2.2.3电液式负载模拟系统