姿态模拟转台在研究被测对象的系统特性、验证控制算法、测试和标定关键零部件性能等方面具有其他测试手段无法比拟的优势,对于降低试验成本、缩短研发周期、提高研究成果的置信度具有重要意义。将圆弧导轨与传统串联结构转台相结合,形成了具有全新结构形式的姿态模拟转台,该类型转台具有结构对被测模型遮挡率低、机构运动范围大、模型形状适应性广等特点。论文围绕郑州机械研究所的大型探测系统项目,对姿态模拟转台的数学模型、运动学正逆解、误差、遮挡率等问题进行了研究。本文对姿态模拟转台系统坐标系进行了合理定义,采用螺旋理论对转台末端运动自由度进行了分析,计算出本课题姿态模拟转台具有绕X、Y、Z坐标轴的3个转动自由度,可实现被测模型的空间姿态的模拟,验证了系统方案的正确性。在运动学中,机构正解和逆解问题是最基础也是最核心的问题,本文对姿态模拟转台的正逆解进行了研究,推导出了系统变换矩阵和探测角的正解表达式。采用多变量有约束非线性规划方法对系统探测角范围进行了求解,得出系统可实现的探测方位角和俯仰角范围。利用一套采用ZYX顺规的“虚拟转台”作为逆解求解的过渡方案,求得系统运动学逆解。本文还对姿态模拟转台的各项误差进行了分析,分别采用了基于泰勒级数的误差传递理论和基于矩阵微分法的误差理论对系统误差数学模型进行了推导,建立了系统运动参数误差模型和探测角误差模型。遮挡率是本课题转台的一项重要指标,本文对系统遮挡率进行了分析。对模型和转台各部分构件建立了数学模型,提出一种可用于空间复杂几何体投影面积和遮挡率计算的数值方法,结合模型和各构件的数学模型对系统遮挡率进行了计算。另外,本文还提出了遮挡率优化方法,包括优化转台构件尺寸、形状和变换模型支承点,并对模型支承点变换的数学模型进行了推导。