弹药自动装填系统是火炮武器系统的重要组成部分,其定位精度与工作可靠性影响整个火炮武器系统性能的发挥,是目前火炮系统中最急需完善的子系统。开展弹药自动装填系统在车体振动和惯量变化等不确定因素影响下的动力学与控制方法研究,对于改善其定位精度与工作可靠性,进而提高未来火炮武器系统的整体性能具有重要的意义。研究成果在太空机器人、深海机器人、农业机器人等领域也有广阔的应用前景。本论文以弹药自动装填系统的关键部件(弹药传输机械臂、链式回转弹仓)为研究对象,探讨了其在车体振动和惯量变化等不确定因素影响下的动力学与控制方法。(1)介绍了弹药自动装填系统的发展概况,概述了相关动力学与控制理论的国内外研究现状。建立了弹药自动装填系统关键部件：弹药传输机械臂、链式回转弹仓的不确定性动力学模型,模型中车体振动、惯量变化等因素均被看作系统所受的不确定外部扰动。采用虚拟样机法获得了某型坦克以40km/h的速度行驶在F级路面上的车体振动特性,分别研究了车体振动、惯量变化等因素对弹药传输机械臂传统PD位置控制策略性能的影响。(2)针对弹药传输机械臂、链式回转弹仓的不确定性动力学模型,设计了一种分段线性反馈定位控制器。控制器不需要精确的系统数学模型,表现为增益可变的比例微分控制,即在动态过程中,控制器的增益根据系统当时状态偏差以阶跃方式按设定规律作相应改变。控制器对车体振动、惯量变化等不确定因素具有较强的鲁棒性,但是由于控制输入表现为分段不连续函数,其在实际工程应用中的可行性还需要进一步的验证。(3)为了解决上述问题,提出了一种基于给定隐式Lyapunov函数的连续时变反馈定位控制器。控制器的增益是系统状态变量的可微函数,随着系统状态变量逐渐趋向于零,该增益逐渐趋向于无穷大,但是控制力始终满足给定的约束。结合计算力矩法,将连续时变反馈控制策略推广到轨迹跟踪问题,研究了弹药传输机械臂在火炮俯仰过程中的随动装填问题。(4)分别研究了考虑传动部分、翻转部分结构柔性的弹药传输机械臂的位置控制与柔性振动抑制问题。传动部件、翻转部分分别被简化为线性弹簧、Euler-Bernoulli梁;采用第二类Lagrange方法及假设模态法建立了两种柔性情况下系统的刚柔耦合动力学模型；采用奇异摄动技术设计了各自的混合控制器,刚性部分的大范围运动采用连续时变反馈控制,柔性振动抑制采用速度反馈控制(传动柔性)、最优线性二次型控制(翻转部分结构柔性)。(5)上述控制研究均经过了数值仿真验证。为进一步证明连续时变定位控制策略的有效性和工程应用的可行性,搭建了机械臂实验平台并进行了相关的试验研究。试验平台分为两部分：一,以两自由度弹药传输机械臂为对象的缩比模型实验平台；二,以单自由度弹药传输机械臂为背景的简化模型实验平台。试验结果显示,所设计的控制器能够克服安装基础振动、惯量变化等不确定因素的影响,将机械臂由给定的初始状态驱动到指定的终点状态,具有非常强的鲁棒性。