本申请涉及多轴疲劳控制系统领域，公开了一种用于多轴十字拉伸疲劳加载装置的原位控制系统，包括系统所使用的传感器，所述传感器包括有小量程位移传感器、加速度传感器、常规位移传感器，所述传感器上连接有信号调理器，所述信号调理器将传感器信号、加速度信号和常规位移传感器信号进行放大、滤波等处理，所述信号调理器上连接有多路ADC，所述多路ADC将经信号调理器处理后的模拟信号转换为数字信号，所述多路ADC上连接有数字控制单元。本发明将小量程位移传感器应用在系统中，并在DSP中实现新的闭环控制算法。充分利用小量程，高精度位移传感器的特点，使多轴十字拉伸疲劳试验设备在疲劳试验过程中提高了中心定位控制精度，能够有效的提高了控制精度。