运载火箭自动对接脱落连接器是以3-PSS机构作为执行机构,使集成的连接器面板与箭上面板自动对接与分离,实现火箭待发射阶段推进剂自动加注的设备。为了提高系统的对接精度以及对箭体运动轨迹的高精度跟踪,本文着重研究了该3-PSS执行机构的位姿误差补偿和控制策略,有效解决了该系统自动对接精度低,主动随动性能差的问题,进一步完善了推进剂的自动加注技术。首先,对3-PSS机构进行了运动学分析,并基于矢量法建立了误差模型,分析了单向误差以及结构参数误差对末端位姿的影响规律,提出通过研究误差耦合作用下末端位姿与驱动杆杆长误差之间的关系,建立预测模型实时估计杆长误差来修正各关节期望轨迹,并利用各驱动关节对轨迹的高精度跟踪来实现机构末端位姿误差补偿的方法。然后,设计了基于简易三坐标测量机的位置测量系统,提出了利用神经网络算法建立预测模型的方法,并通过仿真验证了该方法的可行性。利用仿真建立的预测模型进行期望轨迹修正,验证了所建立模型的准确性。其次,针对执行机构关节空间控制中所存在的关节强耦合干扰以及参数不确定问题,设计了基于扩张观测器的鲁棒控制器对关节扰动进行观测,以实现对各关节期望轨迹的稳定跟踪。基于MATLAB和ADAMS进行三缸的联合仿真,验证了观测器的观测效果以及鲁棒控制器的跟踪性能。最后,搭建了原理样机基于xPC target的运动控制平台,并基于原理样机开展试验,验证了控制器较好的轨迹跟踪性能以及所提出的误差补偿方法的有效性。