空间站在轨运行过程中,对接机构机械组件组合体将反复经受交变载荷、姿轨控制等外部施加载荷的影响,从而考验对接机构保持长期组合体状态下的连接刚度、强度及气密性的能力。因此为确保对接机构组合体空间在轨中的可靠性,需要在地面试验中对对接机构组合体进行各种载荷的耐受情况测试。本文采用基于正交并联机构的多轴加载系统为对接机构组合体提供多自由度方向上力/力矩加载,完成组合体的疲劳寿命测试。本文首先对多轴加载系统的原理和组成进行介绍,之后对系统运动学与动力学进行分析,得到系统各构件在位移、速度、作用力之间的相互关系。由于系统需要输出较大的力/力矩,因此选择液压驱动的阀控缸作为加载系统的作动器,并完成阀控缸的建模工作。之后采用基于作动器输出力闭环的常规控制方案进行初步加载试验。试验发现加载系统做动态加载时存在着较为严重的力耦合,需要对系统解耦进行研究,提高系统加载精度。为了能够对加载系统力耦合现象进行分析,本文建立了Adams-Simulink联合仿真模型,分别从几何结构误差、作动器控制特性差异、系统动力学耦合以及模拟负载刚度阵非对角占优四个因素出发,分析了各因素对多轴加载系统加载特性的影响。其中,几何结构误差造成的耦合可以通过提高机械加工精度及装配精度来减小,作动器特性差异可以通过选件和调试进行消除。而加载系统动力学耦合及模拟负载刚度阵非对角占优则与系统和被试件的特性相关,这部分特性引起的耦合可以通过相应的控制器进行补偿。多轴加载系统的加载力控制方法有很多,但大多从两个方面出发:一种是利用位姿控制间接的实现加载力控制;另一种是利用系统各结构之间作用力关系直接进行加载力控制。文中分别从这两个角度出发,提出几何位姿解耦的阻抗控制方法和结合惯性力补偿的平台输出力闭环的控制方法,并给出仿真验证。其中前者是利用力控制器,将力误差指令转换为位姿偏差,通过位姿解耦控制实现加载力的精确控制。后者则是利用加载平台输出力闭环的方法,将动力学耦合及模拟负载刚度阵非对角占优引起的偏差考虑到控制系统中,并对系统产生的惯性力进行补偿。各作动器采用自适应控制使各作动器特性造成的偏差最小,由此提高加载系统的控制精度,减小系统加载力的耦合。最后,本文针对所提出的力控制及解耦方法的适用性和有效性进行相关实验,通过对比解耦前后的实验结果,证明所提出的正交多自由度加载系统力控制及解耦方法的正确性。