碳纤维立体织物作为增强结构骨架,在复合材料制备中起着十分重要的作用。在纤维复合材料的关键制备技术中,高性能碳纤维立体织物机织装备和技术是研究的重点。本文针对碳纤维角联织物织造及整个织造过程中碳纤维张力控制的技术问题,分别从机构设计、机织工艺及张力控制技术三方面开展了深入研究。结合碳纤维角联织物种类和组织结构特点,研究了碳纤维角联织机的工作原理并分析动作时序,设计了适用于三十层碳纤维角联织机的专用送经机构及整机装备,实现了积极式送经及消极式经纱张力控制。提出了一套采用“V”字型布架、60套伺服电机分别控制60组织轴,对应90套双辊摆动式经纱张力调节装置。保证经纱对称送入张力补偿机构并对称引出进行织造,可满足不同织物结构、不同经纱种类、不同织造工艺的送经要求。织造工艺上,对碳纤维的织造性能、织物结构等物理特性进行分析,研究了碳纤维角联织物织造方法,设计了穿经方法并优化整机机织工艺。设计了多单元的送经系统和多层经纱通道,均匀纱层布置,经过试验、检测,能够有效适应了碳纤维高模量弹性差的特点,减小了碳纤维间的摩擦。提出了围绕“织造花纹”发出指令开展经向运动,使各部运动协调分配,实现了经纱前后统一的同步积极式的运动方式。解决了多层经纱排列及多梭口开口问题,有效控制了20000多根碳纤维经纱。结合织造工艺过程的分布参数系统特性,根据织机轴半径的时变性,考虑系统内部参数不确定性和外部扰动不确定性,利用非线性系统分析方法,提出并建立了以送经和卷取电动机的电磁转矩为输入的送经、卷取系统张力控制数学模型,考虑运动过程所出现的开口、打纬运动对系统造成不确定性干扰,创建了五阶送经卷取协同控制数学模型。基于所建立的协同控制数学模型,从滑模趋近速度、滑模面设计入手,提出了基于等效滑模控制的张力控制策略,设计了相应的滑模控制器,完成了滑模控制的稳定性理论证明,并给出了相应的系统控制实验,验证了基于滑模控制的协同控制策略能够有效改善张力控制的鲁棒性,改善了碳纤维角联织机张力控制性能。同时,通过选择不同的自由参数,缩短系统响应时间小于1s,得到了更优的控制效果。