大型薄壁部件凭借其重量轻、比强度高等优点,在加工制造领域得到了广泛的应用。大型阵面是一种常见的大型薄壁部件,由于其尺寸大、厚度小、易产生变形,为便于加工和运输,通常需要对大型阵面分块加工、分块运输,到达目的地后再对各分块进行拼接和装配。而大型阵面的拼接装配过程要求较高的精度,因此需要采用位姿调整系统实现阵面位姿的精确调整。在拼接和装配过程中,位姿调整系统的支撑布局对大型阵面的变形有着较大的影响。同时,为了提高阵面拼接的效率,并实现各分块之间的精准拼接,要对位姿调整系统中各位姿调整机构进行协调控制研究。因此,研究大型阵面位姿调整系统的布局优化和协调控制具有重要的意义和实用价值。本文针对大型阵面位姿调整系统的布局优化和协调控制技术,主要进行以下研究:(1)研究大型阵面位姿调整系统的方案。根据大型阵面在位姿调整后的技术指标要求,分析位姿调整系统应具备的功能。平面度作为决定位姿调整系统工作性能的关键指标,本文对阵面平面度的影响因素进行分析,并确定平面度基准平面的求解方法。为了实现大型阵面位姿的精确调整,本文研究大型阵面位姿调整系统的总体方案。为了减小并联机构的支撑布局对阵面平面度的影响,本文论证多并联机构的布局优化方案。针对多并联机构在协调运动中的同步性问题,本文研究多并联机构协调控制方法。针对大型阵面在位姿调整后未满足平面度要求的情况,本文研究变形补偿方案。(2)研究多并联机构的布局优化技术。为了提高控制系统的可靠性,在满足技术指标中的平面度要求的情况下,应使并联机构的个数尽量少,本文根据“N-2-1”准则确定并联机构的最优个数。针对多并联机构的支撑布局对阵面的平面度有较大影响的问题,本文研究基于有限元的布局优化方法。由于有限元方法计算量大,求解速度缓慢,为了提高布局优化的计算效率,本文研究多元非线性回归理论和遗传算法相结合的布局优化方法。本文对两种布局优化方法的结果和优缺点进行对比分析,并确定其适用范围。(3)研究多并联机构的协调控制方法。为了保证各并联机构在协调运动时在时间和空间上的同步性,本文采用先对大型阵面进行直线运动轨迹规划,再根据固定约束关系确定各并联机构轨迹的控制策略。为了避免电动推杆到达极限长度而导致并联机构卡死,本文通过位姿逆解解算出各电动推杆的杆长变化量,判断执行当前运动是否会使并联机构卡死。为了验证协调控制算法能否满足同步性要求,本文在Simulink中建立阵面和多并联机构的动态仿真模型,模拟系统作任意空间运动的过程,并对其轨迹进行分析。(4)对大型阵面位姿调整系统进行试验研究。为了保障大型阵面位姿调整系统在实际工作时的可靠性,需进行试验研究。本文研制试验系统,并阐述试验系统的组成及其功能。为了验证并联机构在稳态下运动的定位精度能否满足其技术指标,本文进行并联机构的定位精度试验。为了验证本文设计的协调控制算法是否符合设计要求,本文进行位姿调整验证试验,以阵面到达目标位姿的位置度、平面度和指向精度为评价指标,评估协调控制算法的性能。为了使阵面平面度满足技术指标要求,本文研究变形补偿技术,并进行变形补偿试验。