在飞机数字化装配系统中,一般采用由多个三坐标数控定位器构成的调姿平台实现飞机大部件位姿调整,其调姿运动算法依赖于理想化的三坐标垂直等结构要求。然而在实际制造和现场安装过程中,三坐标数控定位器各轴的垂直度误差和多个定位器之间的平行度误差必然存在。在实际调姿过程中,三坐标数控定位器按照其理想模型进行飞机大部件调姿轨迹规划,由于飞机壁板、机身段等大部件是刚性相对较弱的结构件,与三坐标数控定位器之间就会产生相互作用,从而引起调姿误差和大部件内部应力,严重时会导致部件变形甚至损坏。在此背景下,本文提出力和位置混合控制策略实现飞机大部件位姿调整控制,避免各个三坐标数控定位器相互拉扯或挤压导致的飞机大部件内部应力,同时提高多个三坐标数控定位器定位器协同运动的调姿精度。本文内容如下：首先阐述调姿机构的组成及其逆运动学模型,在考虑定位器垂直度和平行度误差的情况下,建立调姿系统的位姿误差模型。针对定位器均采用位置控制的调姿机构,分析其调姿内力,提出力和位置混合控制策略。根据螺旋理论分析调姿机构力和位置控制轴选区合理性,进而采用运动学椭球和刚度椭球的对机构性能进行分析,提出了基于力矩同性度和刚度矩阵条件数的力和位置控制轴选取方法。针对实际调姿对象选取力和位置控制轴,在分析力控制轴的最佳接触力基础上,提出力和位置混合控制系统结构。静态误差分析和计算表明,定位器单轴存在0.05mm/m垂直度误差,同向轴两两之间最大平行度误差为0.1mm/m且平均平行度误差为0.07mm/m时,在给定的部件尺寸和调姿轨迹下力和位置混合控制的调姿精度优于位置控制,并且有效降低了调姿部件内部应力。采用计算机仿真和实际系统实验相结合的方法进行力和位置混合控制实验研究。仿真结果表明,基于PID的力控制器能够实现对理想接触力较好的跟随效果,各轴动态误差小于0.05N,静态误差收敛于ON,且不存在振荡。对单轴的实验研究结果表明,力控制器能在位置跟踪的基础上稳定跟随力矩指令,稳态误差在+0.02Nm内,可以满足定位器调姿控制要求。