直升机旋翼桨距调节助力器(以下简称助力器)是一种辅助飞行员调节直升机旋翼桨距控制直升机飞行方向和速度的执行机构,其装备前需要在地面设备上进行性能试验,确保其性能的稳定性和安全性。电液负载模拟器作为一种地面模拟设备,被用于模拟直升机实际飞行过程中旋翼所受的空气动力通过连杆机构传递至助力器上的作用力,同时模拟飞行员手动刚操作助力器过程。该作用力具有数值大,频率高且复杂多变等特点,因此为使模拟器能够更准确地模拟助力器的实际工况,本文研发了高实时性、高精度的电液负载模拟器的控制系统。首先,针对加载力频率分量高且频率复杂等特点,研发了基于QNX实时操作系统(RTOS)的高实时性控制系统。利用QNX RTOS精确定时性能,将控制系统的控制周期精确设定为0.5ms;并基于QNX RTOS多线程并发的特点进行多线程编程开发,再进一步应用互斥锁和条件变量同步多线程,确保多线程的共享数据读写的正确性和多线程运行逻辑的安全性、可靠性,进一步保证实时性能和控制过程的安全性。然后,针对电液负载模拟器的位置系统受加载力干扰降低了位置控制精度和力控制系统因存在多余力而影响加载精度等问题,首先介绍了鲁棒控制问题相关理论基础,再建立电液负载模拟器数学模型,基于结构不变性原理设计了定常补偿器以提高位置控制精度,并基于力控制系统数学模型分析了多余力产生机制,提出包含定常补偿器和干扰观测器(Disturbance observer,DOB)的多余力复合补偿策略以提高加载精度,该策略先基于结构不变性原理设计定常补偿器消除大部分多余力,再通过求解H∞混合灵敏度问题的方法设计出DOB以补偿剩余的多余力,并提高系统鲁棒性。再基于网络队列和生产者-消费者模型,应用LabVIEW软件开发了上位机实时监控程序,实现上下位机数据共享和试验状态显示等功能。最后仿真研究表明,应用定常补偿器补偿后正弦位移函数跟踪精度为4%;应用多余力复合补偿策略后,高频动态力函数跟踪结果中的多余力减少了 65%以上,系统动态响应快速;摄动仿真研究表明控制系统对系统不确定性有较好的鲁棒性。再基于开发的实时控制系统进行某型助力器加载试验,试验结果表明,模拟加载器实时控制系统的实时性好,控制周期稳定为0.5ms;多线程的共享数据读写正确,线程运行逻辑安全可靠;复合位置正弦函数跟踪精度为5.6%,高频动态力函数跟踪结果证实了多余力抑制策略的有效性。