21世纪以来,自动化技术与设备得到了快速发展,工业生产实践中也开始大量的应用具有自动化或半自动化功能打磨设备。使用了多年的人工打磨加工方式,也逐步被自动化打磨加工方式替代。然而在飞机制造与维修领域,飞机大翼漆层的打磨处理仍在采用人工方式。为了解决飞机大翼漆层人工打磨困难的问题,本文在机械设计结构的基础上对飞机大翼漆层打磨设备控制系统进行了研究。针对在飞机大翼漆层打磨过程中轨迹控制与打磨力控制等方面的技术难点,构建了一整套飞机大翼漆层打磨设备控制系统。通过分析磨削加工的作用机理,对打磨砂纸单个磨粒与漆层接触进行受力分析。考虑影响打磨加工精度的几个主要因素,提出了控制恒定打磨法向输出力的策略。对于打磨砂纸与飞机大翼漆层的打磨加工,引入打磨力补偿方法,实现了间接控制接触力;基于PLC控制器,建立控制信号传递流图,计算得到了系统的闭环传递函数和开环传递函数,为后续控制系统总体设计和控制仿真做好了理论准备。通过控制飞机大翼漆层打磨设备运动姿态,实时调整砂纸打磨加工运动轨迹,实现了对飞机大翼漆层打磨轨迹的控制。在飞机机翼漆层打磨设备的坐标系建立的基础上,分析了打磨砂纸的位置变化和姿态变化,规划了基于飞机结构尺寸的静态打磨轨迹。在此基础上,提出了一种基于动态轨迹规划的打磨方案——当前加工点的位置校正和下一个加工点位置补偿。这一方案旨在通过实时调节打磨加工的路径,对未知的打磨路径进行提前规划,通过控制的快速通信实现打磨与估算轨迹同步的控制方法。利用PLC、步进驱动器、步进电机、电气比例阀、三轴力传感器等硬件搭建了飞机大翼漆层打磨设备实验平台,编写了软件系统,建立了系统间的实时通讯方案。设计了在线位置修正和力反馈信号实时处理的运行流程。最后运用ADAMS软件对打磨设备控制系统进行了仿真实验研究。根据漆层打磨加工的相关数据分析了控制参数对打磨过程的影响,提出了控制漆层打磨设备进给速度的加工方式,设计了打磨力控制精度对比仿真实验,基于Matlab/Simulink和Simscape模块建立了相应的控制模型。经过电气比例阀的控制稳态误差分析,仿真验证了控制策略对飞机大翼漆层打磨设备的适用性。仿真结果表明打磨力控制在允许的范围内,综合验证了控制方案的可行性。