近年来,我国战略性新兴产业发展规划将海洋工程装备产业列入高端装备制造领域,明确了海洋战略的重要意义。随着我国海军军事力量的现代化建设,水面装备的研究越来越重要。其中,稳定平台系统在隔离船舰扰动,为船载设备提供高稳定的工作环境方面起着至关重要的作用。本文针对船载稳定平台小型化、低成本以及高动态的应用需求,设计了一种基于串并联结构的稳定平台系统,在稳定平台的机械结构、运动学分析和控制系统等方面展开了深入研究,具体内容包括:首先,对稳定平台的执行机构进行设计。通过对比分析几种典型的传动机构,根据舰载设备的工作状态信息,确定串并联关节式结构;基于机构运动学理论,确定结构尺寸参数,并利用UG软件建立平台三维仿真模型,验证参数设计的准确性;基于结构力学理论,结合连杆与平台摆角的运动关系,采用有限元方法对上端轴、下端轴、销钉以及电机支座等关键零件进行分析,验证了结构设计的精确性。其次,对稳定平台进行动力学和运动学分析并使用ADAMS仿真验证。动力学方面对连杆受力情况进行分析,在最大应用负载下求解得到相应驱动转矩,为确定驱动电机参数提供理论参考;运动学方面使用坐标变换法推导出稳定平台的位置逆解,并进一步解算出执行机构旋转角度与稳定平台面的函数关系,为实现稳定平台的控制算法提供计算依据。利用ADAMS软件对系统性能、运动参数及载荷峰值等进行仿真分析,说明了所设计系统结构的合理性。然后,对稳定平台控制系统进行设计。为实现串并联结构的复杂运动策略控制,采用具有浮点计算能力的高性能微处理器作为控制核心,结合实时并行多驱动算法设计,实现了具有高响应、低延迟、低成本的硬件系统;同时,采用多组九轴高精度惯性测量模块,对稳定平台运动状态进行实时位姿检测,结合角速度和加速度动态信息,形成具有实时多源信息反馈的闭环控制系统。最后,对稳定平台进行实验分析。基于舰船的横摇、纵摇、艏摇以及垂荡四种工作状态,分别进行运动性能测试和控制精度实验。针对控制补偿问题,利用惯性测量单元结合倾角仪进行静态精度验证,结果表明在额定负载下,横、纵摇以及艏摇稳定精度?1.0°,垂荡稳定精度?2mm。使用ADAMS和MATLAB进行稳定平台动态精度验证,并对实体平台进行跟随实验,结果进一步表明设计平台具有动态实时性好、精度高、反应速度快以及鲁棒性强等优点,可为舰载设备提供稳定的工作环境。