巨型重载操作装备是制造产业链中的基础装备,而夹钳是操作机的最主要的一个机构,它的工作模式主要有：夹钳旋转、横移、倾斜、摆动、平行升降等,其中夹钳的旋转运动则是由操作机的工作目的和性质决定的,也是最主要的工作形式。在锻造过程中,为了更好的锻造锻件,操作机需要能够快速、准确、平稳的转动,尤其在精锻的过程中,转动角度的控制精度直接影响锻件质量。因此,针对夹钳旋转运动设计一种合理且可靠的控制器是必要的,从而能更好地满足锻件生产要求,并节约能量。本文主要针对夹持力300吨夹持力矩700吨·米的操作机,分别在空载或满载且锻件为短粗型两种情况,面向控制建立重载操作机夹钳转动系统动力学模型,并采用最优控制策略设计控制器,并验证其稳定性和有效性。本文的主要内容分为以下三个部分。第一部分：为了全面了解操作机夹钳转动特性,对操作机的发展历史以及最优控制理论的研究现状进行了简要的论述；第二部分：对相关理论建模方法、最优控制理论进行了归纳总结；第三部分分两种情况讨论：(一)在操作机空载这种工况下,针对夹钳旋转这一工作模式,用能量方法建立离散系统动力学模型,将动力学方程转化为状态空间方程并进行动力学仿真,仿真结果说明模型是可靠的；(二)在操作机满载且锻件是短粗型这种工况下,用类似的方法建立模型,并采用最优控制方法为其设计控制器,仿真结果表明控制器是有效的和可靠的。