与传统刚性传动结构相比,由弹性系绳或绳网组成的柔性伺服系统结构简单,损耗小,机械相容性强并且可靠性高,在空间伺服机构应用场合受到广泛关注。柔性材料应力与应变变化之间存在明显的迟滞特性,在张力建立与释放的动态过程中会出现明显的超调或震荡,因此在动态过程中需要采取相应的峰均比抑制手段来进行稳定的张力控制。本文以空间永磁电机柔性伺服机构为研究背景,针对永磁电机系绳伺服系统的高性能张力控制技术展开研究。本文介绍了空间张力伺服机构的应用和永磁电机高性能张力控制技术的发展现状,研究了空间系绳张力伺服机构对永磁电机驱动系统的控制性能需求,并分析了柔性系绳张力伺服机构的数学模型和永磁电机的矢量控制方法等基本原理。本文对比例-积分（PI）控制策略进行了分析,指出传统PI控制易产生静态误差和张力冲击的原因。本文提出了一种基于状态反馈的永磁电机系绳伺服机构峰均比抑制张力控制策略,将系绳张力和目标物速度作为状态变量,补偿了负载位移对系绳张力造成的稳态误差。由于在实际应用中电机驱动控制器难以直接获得目标物运动速度信息,本文又设计了对目标物速度的状态观测器,并给出状态增益矩阵和观测器矩阵的参数设计方法和控制策略。仿真和实验对比结果表明,所提出的状态观测器对目标物速度跟踪误差较小,同时状态反馈控制作用下张力动态响应较为平稳。空间系绳张力机构实物实验可重复性差且难以同时验证多种工况,因此通过半实物实验来进行永磁电机张力伺服控制效果的验证在航天设备研制中是一种更为有效的方法。本文提出了一种通过硬件在环系统控制永磁电机制动运行来进行系绳张力机构负载特性模拟的方法,研究了柔性系绳张力机构的负载特性,给出了硬件在环控制器中张力机构模型与负载特性模拟系统整体设计方案。通过对比电动机-柔性系绳负载和电动机-发电制动对拖运行两种模型运行过程中关键物理量的变化规律表明,采用硬件在环控制器控制永磁电机制动运行的方式可以模拟张力机构的负载特性,满足对张力控制策略进行验证的需求。在此基础上,本文搭建了一套空间系绳用永磁电机张力伺服系统负载特性模拟对拖实验平台,该系统由两台永磁同步电机对拖结构组成,一台电动运行,另一台进行发电运行下的转矩控制来模拟系绳张力机构的负载特性。基于该实验平台,开展了不同负载质量和不同张力指令下的对比实验研究,充分验证了所提方案的正确性和有效性。