现如今,二维转台广泛应用在航天航空和空间探索领域,精密化、轻量化、小型化、负载大的二维转台需求较大,人们对二维转台温度特性、结构特性、控制特性的研究进行了深入研究。本文中研制的二维转台可以实现绕Z轴和Y轴的旋转运动,采用伺服电机进行运动控制,能够在负载较重的情况下提高对电机位置和速度的控制精度。论文的主要研究工作如下:(1)采用CREO软件建立了二维转台的三维模型。结合了现代增材制造技术与传统的加工方法,制造转台零部件,并装配出物理样机。该二维转台主轴可以绕Y轴旋转180°、绕Z轴旋转360度,转角精度可达0.1°。(2)基于多体系统运动学理论,建立二维转台系统拓扑结构并分析各个体之间的理想特征矩阵。利用虚拟样机软件ADAMS模拟转台旋转和俯仰时的运动状态对其进行动力学分析,得出了一定承重环境下,转台的转速和加速度变化。对转台的关键零部件进行选型,并对传动的齿轮和花键轴进行了理论计算和ANSYS环境下的应力应变分析,得到零件在运动过程中的变形受力情况,进而优化二维转台的机械结构。(3)基于控制系统参数整定方法,对二维转台的控制参数通过经验法整定,结合经验数据,设置较合理的参数,得到较好的控制特性。使得系统更加稳定,控制精度更高。在Lu Gre摩擦模型的基础上,使用PID对二维转台系统进行控制,结合MATLAB软件,研究二维转台在有无运动摩擦的情况下位置和速度跟踪曲线。同时,对其伺服运动特性进行研究。(4)设计了基于速度环和位置环的双环控制系统的二维转台伺服系统,并绘制出了二维转台的控制电路。在上位机软件中设置PID参数后,对二维转台进行高精度的闭环控制。