随着国家高速铁路的不断发展,高速化、重载化、智能化已成为现在铁路发展的主流方向。车体及各部件的运行环境更加恶劣,对高速列车转向架、车体及车端各部件的稳定性、安全性、耐疲劳性提出了更高要求。本文提出的转向架参数测定试验台主要用于转向架及车体各项动力学参数和结构力学参数的高精度测定和道路动态模拟,因此对其相关的运动学、动力学及控制策略、测量系统校准等方面的理论和试验进行了研究,内容涵盖以下几个方面:1)冗余驱动并联机构学与运动学分析。首先,基于机构拓扑学理论对机构进行整周自由度、耦合度与冗余度分析,建立并联机构位姿正、反解数学模型。其次,提出了基于L-M算法改进BP神经网络和遗传算法优化改进神经网络(GA-BP)的智能数值算法、基于类信号学解耦的数值迭代算法、基于类线性解耦几何解析法与高阶迭代法的解析与数值融合算法等三种位姿正解方法。结果表明:智能数值算法映射求解速度较快但受限于训练样本,更适用于重复性试验;迭代算法计算速度较快但依赖于初值,可得位姿正解有效解;而解析与数值融合算法更适用于高精度计算。最后,在转向架参数测定试验台上进行了相邻车端位姿和转向架回转阻力系数测量等试验,将所提方法与试验对比进一步验证方法有效性,解决了位姿正解高精度和实时性难题。2)机构动力学建模与性能分析。首先,基于第二类Lagrange方程对机构的动平台、液压伺服动力机构以及整体机构进行动力学建模,采用等效拓扑结构法对冗余驱动结构中内力耦合成因及耦合特性进行分析。然后,利用Hypermesh对机构关键部件进行网格划分有限元建模,借助ANSYS进行机构模态分析及高频振动分析等,为机构结构优化设计提供理论依据。最后,搭建机(ADAMS)-电(Simulink)-液(AMESim)联合仿真模型,为后续控制策略设计提供模型基础。3)六自由度七作动器冗余驱动试验台伺服控制策略研究。首先,建立电液伺服系统传递函数五阶模型,通过主导能量最优模型在尽可能保留原系统本征结构基础上将其降阶为三阶模型。其次,以降阶模型为控制对象,提出了TVC前馈反馈控制、TVC优化的模糊自适应PID控制、TVC优化的H∞鲁棒控制等三种控制策略。最后,对比了三种控制策略在系统频宽特性、跟踪性能及控制能量等方面的性能,可知TVC优化的H∞鲁棒控制效果最优。4)冗余驱动并联机构末端执行器—动平台基于工作空间的振动协调控制策略研究。提出了基于工作空间的外环六自由度控制策略、基于TVC优化的H∞鲁棒控制的内环自由度控制策略、基于内-外环的六自由度振动协调控制策略等动平台姿态大闭环控制方法。内-外环控制策略中的内环采用TVC优化的H∞鲁棒控制;外环采用结合收敛速度快、稳态误差小的非线性Terminal高阶滑膜控制良好的轨迹跟踪性能,以及鲁棒抗扰动性能等提出一种高精度跟踪、稳定性好、抗扰动能力强控制策略——Terminal高阶滑膜控制率的回路成形鲁棒控制器(SMC-ROB),结果表明,六自由度位姿量跟踪精度上,单独内环要优于单独外环,而内-外环振动协调控制较为明显还要优于单独内环控制,同时后两类控制策略有效克服谐振峰,较大程度拓展了系统频宽,缺点是内-外环控制需要较高控制能量。其次,冗余驱动并联机构中伺服阀驱动不完全同步、运动平台平整度不够、运动过程载荷分布问题等均导致内力产生,提出基于动态压力均衡控制内力解耦控制策略,有效实现了内力削减但在一定程度上牺牲了系统高跟踪精度。最后,选取0-80Hz线性扫频信号、武广线路轨道谱激励、0.2g 0-60Hz加速度信号等在搭建的机-电-液联合仿真模型上进行试验,进一步验证了控制策略有效。5)提出了一种便携式六自由度平台位姿测量系统及校准装置方案。该装置可实现单自由度和变频率、变相位、变幅值下多自由度耦合等多种模式下的校准,同时实现六自由度参数无序调整。同时,基于MATLAB/GUI开发了测控系统软件,设计监控系统方案,装置具有一定通用性。本文在研究过程中始终以实用型、有效性、进步性为研究思想,在对冗余驱动并联机构运动学、动力学分析的基础上,提出的诸多控制策略,提高了机构运动的跟踪精度,进一步完善冗余驱动并联机构控制策略研究。