随着雷达天线技术的发展,雷达天线的种类越来越丰富,性能也日益提升。多波束天线能够以高增益覆盖较大面积区域,且能根据探测需求调整波束形状使频谱资源得到充分发挥,因而得到了广泛应用。本文以阵面形状为切割抛物面的多波束天线座架为研究对象,开展了其机/结构的设计与控制研究。由于阵面形状为切割抛物面,综合分析各种可行方案后,确定了以6-UCU并联机构作为天线座架的方案,并针对其性能分析、结构优化、轨迹规划、指向控制实验等方面展开研究。论文的主要工作如下:1.建立了6-UCU天线座架的运动学模型和结构刚度模型。基于牛顿迭代法解决了机构位姿正解问题,而且结合天线座架的工作实际,在定时正解迭代过程中,以上一时刻的迭代结果作为下一时刻的迭代初始位姿,提高了算法的效率与可靠性。为研究结构参数误差对动平台位姿误差的影响,解析了两者之间的误差传递矩阵。并基于虚功原理推导了机构的静刚度矩阵,为后续结构参数优化奠定理论基础。2.开展了多波束天线座架的结构参数优化与工作空间求解。采用基于相对适应度的改进人工蜂群算法对天线座架的结构参数进行优化求解,并与标准蜂群算法的优化结果进行对比,显示了改进算法的优越性。提出了一种基于约束条件分类求解的新方法,并利用黄金分割搜索法分别计算各类约束的工作空间可行域,通过交集运算得到机构的工作空间。针对优化所得的结构参数的座架机构,求解了灵巧工作空间和可达工作空间及其体积。3.进行了轨迹规划与虚拟运动仿真试验。由于天线阵面在指向时只需姿态满足要求即可,因此对于六自由度机构需要对姿态角匹配位置参数,本文基于虚拟支链原理,以最大化机构姿态角为目标确定了相关系数,得到姿态与位置的映射关系式。在轨迹规划中,以最大速度为约束,使用正弦曲线设计了加减速轮廓,计算简单且加加速度曲线连续无冲击。为验证轨迹规划的有效性,构建了专用虚拟仿真平台,嵌入正解、逆解、轨迹规划等算法,结合GUI工具实现了天线座架的虚拟仿真。4.建造了天线座架实物并进行天线指向控制实验。为降低由加工、装配等因素导致的结构参数系统误差,基于运动学标定原理建立了矛盾方程组,并通过最小二乘原理优化求解得到实际结构参数。为检验天线座架的性能,开展了指向精度实验,以API激光跟踪仪测量的位姿作为真值,与控制系统上位机中显示的位姿对比分析,得到机构的位姿误差,并分析误差结果。