本文密切结合加工机器人“虚机实电”硬件在环仿真平台对电动伺服载荷模拟系统（以下简称伺服载荷模拟系统）的高精度、快速响应和强抗干扰能力的需求,在分析其机电系统动力学特性的基础上,系统开展了力矩控制策略和扰动补偿方法研究,以及实验验证工作。全文取得了以下成果:在动力学特性分析和控制结构优选方面,综合考虑伺服载荷模拟系统机械环节死区和随动运动产生残留力矩的影响,设计了力矩外环+速度内环的双闭环控制结构;在此基础上,着重考虑伺服载荷模拟系统的随动特性、控制环节与机械环节的耦合特性,以及机械环节的弹性、死区,建立了可有效反映机电系统低阶动力学特性的动力学模型。在速度调节器设计与优化方面,基于自抗扰控制（ADRC）设计了伺服载荷模拟系统的速度调节器,充分考虑了该调节器中扩张观测器观测误差和转速转矩传感器测量偏差对控制性能的不利影响,提出了基于力矩传感器实测补偿和锁相环观测器双重优化的速度调节器改进方法,并通过实验验证了其有效性。该速度调节器有效改善了伺服载荷模拟系统的阻尼特性,降低力矩调节器的设计难度。在力矩调节器设计及扰动抑制方面,设计了基于ADRC的力矩调节器,进而基于不变性原理,设计了综合机械环节死区和残留力矩的前馈补偿器,有效抑制了伺服载荷模拟系统在高加减速随动运动中的残留力矩和加载换向时的死区扰动,通过开展典型力矩信号跟踪实验,以及针对Tri Mule混联机器人的硬件在环仿真实验,验证了所设计调节器和补偿器的有效性。本文研究成果对于改善伺服载荷模拟系统的输出特性,以及保证硬件在环仿真的真实性具有重要理论意义和实用价值,同时可以为同类伺服控制系统的设计提供借鉴和指导。