智能辅助设备(IAD)是采用人机工程学技术和计算机控制技术的新一代物料搬运装置,该项技术在国际上正处于起步阶段。本文设计了一种由智能轨道系统和智能提升系统集成的智能辅助设备,并对其控制技术进行了研究,主要适用于大型零件搬运装配的工作场合。本文在介绍了IAD的国内外发展状况,比较现有IAD结构特点及工作原理的基础上,确定了IAD系统的总体结构方案,阐述了各部分的功能及工作原理。确定了轨道系统的结构,设计了智能小车总体机械结构,通过组装完成了智能轨道系统的设计。结合设计要求,最终完成了IAD总体结构设计。智能小车是智能轨道系统的关键部件之一,通过控制智能小车在轨道上运动,可实现负载在平面内的任意移动。小车采用交流异步伺服电机驱动,电机调速性能的好坏直接影响整个系统的动态性能。在分析交流异步电机的数学模型的基础上,建立了电机矢量控制的Simulink仿真模型,并进行了仿真分析,结果验证了电机控制模型的正确性。研究了单个智能小车在空载、带载及预紧力变化时的运动性能,并对X、Y方向的协调运动进行仿真,实现了智能轨道系统平面轨迹的跟踪控制。针对大型零件搬运装配过程中存在的负载摆动问题,对IAD的负载防摆与跟踪控制进行研究。利用拉格朗日方程建立IAD水平运动的数学模型,提出了两种负载防摆与跟踪控制策略。基于MATLAB/Simulink工具箱分别设计了位置控制器和防摆控制器,完成了IAD防摆与跟踪控制的仿真研究。并对两种控制策略的仿真结果进行了对比分析。采用dSPACE实时仿真平台对单自由度的IAD样机进行了半物理仿真实验研究,主要内容包括系统速度闭环控制实验和位置闭环控制实验,得出了系统的控制参数。本文的研究对于大型零件搬运装配IAD的结构及其运动控制具有实际的参考价值。