随着我国航空航天事业及军事工业的不断发展,对筒类舱段的装配效率及精度的要求也越来越高。目前企业主要采用效率低、精度差的人工装配方式进行筒类舱段的装配工作,低程度的自动化装配现状需要改善。本文针对筒类舱段装配需求,设计了一套筒类舱段调姿系统,分析了筒类舱段调姿机构,并对调姿机构开展运动规划及控制策略的研究。本文首先进行筒类舱段调姿机构研究。分析筒类舱段调姿机构的调姿原理,建立全局参考坐标系、固定舱段坐标系和待装配舱段坐标系,根据坐标系之间的转换关系推导出舱段位姿与调姿机构运动之间的关系。利用牛顿-欧拉方程推导出调姿机构动力学模型。设计了调姿平台的硬件系统,并对调姿机构硬件进行选型。设计了调姿平台软件系统,根据舱段调姿工艺流程设计了调姿机构软件运行流程,并设计调姿机构故障诊断树,用于调姿机构故障诊断。其次,进行筒类舱段位姿调整运动轨迹研究。确定舱段初始位姿与目标位姿后,基于五次多项式和相关边界约束条件拟合舱段位姿调整轨迹,根据调姿机构速度与加速度约束条件确定舱段位姿调整时间。进行舱段调姿轨迹仿真,验证轨迹规划方法的有效性。最后,研究了筒类舱段调姿机构的控制策略。对调姿机构各驱动轴的控制模型进行分析,针对调姿阶段采用PID控制策略进行位置伺服系统控制器的设计。为了减小对接过程中舱段的接触力,在舱段对接阶段引入阻抗控制。基于机构运动学和阻抗控制基本原理,在MATLAB中搭建机构单轴阻抗控制模型,分析阻抗参数对控制效果的影响。在ADAMS中搭建调姿机构虚拟样机模型,通过软件接口进行ADAMS与MATLAB联合仿真,验证了阻抗控制算法的正确性,完成筒类舱段调姿机构控制策略的设计。本文所设计的筒类舱段调姿机构控制系统可实现筒类舱段自动调姿及对接。设计的舱段调姿轨迹规划方法可以保证舱段在位姿调整过程中运动平稳、无冲击。设计的调姿机构控制策略可以满足舱段高精度调姿及柔性对接的要求。