随着天文领域的迅速发展,对于光学望远镜的需求日益增长。而望远镜中主镜面作为影响成像质量的核心部件,在尺寸不断增大的同时其面型精度也在不断提高,由此对光学镜面的加工装备提出了更高的要求。在工作过程中,机械系统会因为各个构件的弹性变形产生振动,从而使机构的实际运行轨迹与理论值之间存在偏差,最终影响机构的运动精度。本课题以光学镜面研抛机器人作为研究对象,对串联模块、研抛系统的运动学和动力学、并联模块的弹性动力学、关节间隙影响下并联模块的运动学和弹性动力学,以及并联模块的振动控制进行分析。主要研究内容可以概括为:(1)研究了串联模块和研抛系统的运动学以及动力学,建立了并联模块的弹性动力学方程。基于D-H参数法和角速度叠加原理,在考虑双转子研抛系统的自转和公转的基础上,对研抛机器人的串联模块和研抛系统的运动学进行分析,并求解出各个部件的角速度和角加速度。利用牛顿欧拉方法,求解得出串联模块和研抛系统对并联模块的作用力和作用力矩表达式。考虑并联模块各个支链的弹性以及复合球铰链的影响,利用一种空间梁单元对三条主动支链和一条恰约束支链进行离散。分析了动平台和各个支链之间的约束关系,建立动平台的运动协调方程。基于KED方法,建立了并联模块的弹性动力学方程。利用MATLAB实现作用力和作用力矩的数值仿真分析,并得出动平台中心点处的弹性位移变化曲线。(2)研究了关节间隙对并联模块运动学及弹性动力学性能的影响。首先在存在间隙的转动关节处建立关节坐标系,采用概率密度函数建立了关节间隙的变化模型。分析在关节间隙影响下的各构件间几何关系,并建立三条主动支链和一条从动支链在间隙作用下的运动学模型。基于Lankarani-Nikravesh碰撞力模型考虑关节碰撞时的冲击作用的影响,并基于Coulomb摩擦力模型考虑碰撞过程中摩擦力的影响,在此基础上建立了关节在碰撞过程中的广义力模型。考虑关节间隙作用下支链位置的变化,建立杆件的等效密度变化模型。并且结合广义碰撞力的影响,建立关节间隙作用下的弹性动力学方程。最终利用MATLAB软件对比分析了关节间隙对于并联模块弹性位移的影响。(3)研究了并联模块的动态性能,并且对其结构尺寸进行优化。建立单元坐标向量和系统广义坐标向量之间的转换关系,分析广义力在支链广义坐标上的分布情况。基于并联模块的弹性动力学模型求解弹性位移矢量,并结合单元动力学模型分析了各个支链的约束力和约束力矩。建立空间梁单元模型中正应力、剪应力与插值函数之间的关系。基于第四强度理论并结合正应力和剪应力的影响,对各个支链的等效应力进行分析。通过弹性动力学方程计算得出并联模块的固有频率,并使用MATLAB分析了机构运行位置、结构使用材料、支链的内外直径和动平台质量对并联模块固有频率的影响。在此基础上,综合考虑了系统质量、固有频率、含有间隙的机构运行时的最大弹性位移以及支链的等效应力,利用粒子群算法对并联模块各个支链的截面尺寸进行优化求解。最终证明优化后的截面尺寸提升了单位质量对系统固有频率的贡献率。(4)基于压电控制技术,对系统的残余振动抑制进行研究。将PZT作动器、传感器理论和模态理论相结合,建立了受控梁单元的运动方程。结合系统的弹性动力学模型,分析了在PZT作动器和传感器作用下系统的状态空间模型。在此基础上应用模态截断技术,将状态空间模型简化为系统受控模态方程和剩余模态方程。此外,设计了应变率反馈控制器和线性二次型最优控制器。并且使用MATLAB软件对系统的受控方程和控制器进行数值仿真分析,得出在PZT作动器和PZT传感器作用下,两种控制器对系统振动的控制曲线。最终仿真验证了使用PZT技术的抑制系统振动的可行性和两种控制器的有效性。本论文共有图39幅,表6个,参考文献94篇。