扭轉疲勞試驗機主要是用來測定彈性軸類零件，尤其是彈性聯軸器的動態性能指標和結構強度等特性的設備。主要是進行扭轉和拉、壓試驗。目前應用電液伺服閥控制的試驗機被廣泛使用，但是對于大扭矩軸類零件，其控制精度并不能很好地滿足試驗要求，而且在高頻工況下，電液伺服扭轉試驗機存在漏油、遲滯等現象。

    為此，本文采取以電動缸作為動力源的試驗機為研究對象，通過控制伺服電機的轉速和轉向來控制電動缸的運動，進而實現試驗機對軸類零件的試驗，主要研究工作及相關結論如下：

    ①針對課題中對試驗機提出的要求，并以滾珠螺旋傳動理論為基礎，初步確定了試驗機的機構及其組成。計算出動力源-電動缸的基本參數，完成了電動缸傳動模型的建立，以及電動缸的選型。建立了試驗機的機械系統動力學模型，完成各部分的靜力學與動態特性分析。對試驗機力學模型分析時，驗證了采取電動缸為動力源的可行性和*性。相比電液伺服試驗機，電動試驗機對大負載，高強度試驗有著更好的效果，更好的精度。

    ②按照計算出來的參數，運用PROE軟件建立了電動缸的三維模型，同時在PROE中對試驗機實行三維模擬裝配。了解虛擬裝配過程以及各零部件之間的裝配情況。

    ③在高精度扭轉試驗機的控制系統設計上，本文建立了該試驗機伺服控制系統的數學模型以及傳遞函數，運用MATLAB/SIMULINK軟件對該伺服控制系統進行仿真分析，得出試驗機響應曲線。在得到響應曲線后，通過改變各控制參數如伺服放大器增益、負載剛度和轉動慣量等大小，再次得到響應曲線，通過對比分析，觀察各個控制參數對信號響應的影響。曲線圖顯示系統頻寬受伺服放大器增益影響較大，負載剛度對系統頻寬的影響不大。在低頻時，系統的負載轉動慣量對系統頻寬的影響不大，但是在高頻時，嚴重減弱了系統幅值。同時，伺服放大器增益對階躍響應的影響較大，而負載剛度影響階躍響應的幅值大小，負載轉動慣量幾乎對階躍響應沒有影響。

    針對這些問題，在文中的第三章節中有詳細的論述。 ④常規PID控制器存在響應慢，信號遲滯等問題。為此，需要對控制參數進一步優化。文中采取遺傳算法對控制參數進行優化求解，設計出基于遺傳算法的PID控制器。通過編寫MATLAB程序對所建的模型進行求解，得到了控制參數的*解。研究結果表明，遺傳算法具有較強的全局尋優能力，不受啟動的次數的影響，而且每次都能收斂于相似*解。

    在約束條件相似的情況下，與傳統PID進行比較得出，經過遺傳算法優化后的控制參數具有更高的自適應能力，抗干擾能力有了明顯的提高。 ⑤設計了一套基于Lab VIEW平臺的測控系統，對試驗機控制系統中的四個傳感器信號進行數據采集，數據處理。同時設計了一套比較優良的人機交互界面，用戶可以人為的輸入控制參數值來對試驗機進行輸入控制。而且，在控制面板中能實時顯示位移-時間，力-時間，角度-時間，扭矩-時間四個曲線圖，對試驗機進行很好的監測和試驗。