面向卫星导航技术对新型天线基座的实际需求,密切结合机构学和系统控制等相关领域的学术前沿,以天津大学自主研发的4-RSR&SS并联机构为研究对象,进行理论研究和样机开发。研究内容主要涉及基于有限旋量的刚体动力学分析、物理样机搭建、控制系统开发、参数辨识研究等。全文取得的研究成果如下:1.动力学分析。基于有限旋量,对该机构进行运动学和动力学研究。利用T&T角构建了位姿变换矩阵,得到了机构的位置逆解模型。描述两转动并联机构的拓扑构型和连续运动,通过微分映射求解机构的速度模型和加速度模型,解决了传统建模方法在描述杆件自旋和构造海塞矩阵时复杂困难等问题;运用虚功原理构建了刚体动力学模型,并以软件仿真验证了动力学模型的有效性。实现了两转动并联机构从拓扑结构、运动学到动力学的一体化建模。2.控制系统搭建。以机构的运动学和动力学研究为基础,开展物理样机搭建与控制系统开发。利用PC+TwinCAT.3控制模式,设计了控制系统底层架构、控制系统程序以及HMI交互界面,提出了基于末端姿态测量的实时位置偏差补偿的控制策略,并以实验验证控制策略的有效性。开发了面向4-RSR&SS并联机构的开放式控制系统,具有实时运算能力强、多语言混合编程等优点。3.参数辨识研究。借助有限旋量可以简洁描述关节速度的优点,构建全关节速度模型,克服了传统方法对全关节速度建模困难的问题,实现了全关节的摩擦力建模,完善了刚体动力学模型;在此基础上,提取待辨识惯性参数以及摩擦参数,提出一种与动力学模型偏差较小的参数辨识模型构建方法。通过辨识轨迹规划与辨识实验设计,验证了参数辨识模型构建方法的有效性。本文研究成果对开展少自由度转动类并联机构的动力学分析、控制系统开发等理论研究,推进其在天线基座等诸多领域的实际应用具有重要意义。