随着运载火箭重载化、大型化的发展趋势,对火箭中的贮箱箱底的加工也提出了新的要求,可一体式整体加工超大型曲母线回转体的旋压成形工艺成为箱底加工的理想选择。针对高径厚比曲面构件及其旋压工艺中容易出现的法兰“褶皱”、失稳开裂等问题,本文提出了一种新型大型旋压设备,其由可有效解决“褶皱”问题的压边装置、双并联驱动旋轮进给装置、尾顶压紧装置、芯模驱动系统、上滑动平台系统等子系统组成。针对旋压过程中旋轮受到较大负载干扰的问题,设计了一种基于扰动观测器的滑模控制算法,用于对3-UPS-RCR 4自由度并联机构动平台上旋轮位姿轨迹跟踪控制。基于该并联机构运动学模型、动力学模型、带有负载扰动的电液比例阀控液压缸系统模型及基于扰动观测器的滑模控制策略在Matlab/Simulink中进行仿真分析。针对所设计的控制策略进行了单通道算法验证。具体的研究工作如下:首先,根据成形制件的结构特征、旋压角的控制要求及抑制失效的要求,提出了一种可压边的并联旋压机的总体方案,接着对旋压机进行详细结构设计,包括旋压机的机械结构设计/相关零部件的选型/旋压机液压系统设计与选型等。其次,针对旋压机最重要子系统—并联驱动旋轮系统,设计了一种3-UPS-RCR 4自由度并联机构,实现旋轮的两移动与两转动,使旋轮可沿椭圆轨迹移动同时保持旋轮与曲母线切线垂直。对所设计的并联机构进行运动学、动力学分析等。针对并联机构支链—单通道电液比例阀控液压缸系统,充分考虑旋压工作过程中受到非线性负载干扰的工况,建立带有负载扰动的电液比例位置控制系统数学模型。接着,考虑到单通道电液比例阀控缸系统的非线性、存在不确定项、未建模项、建模存在误差及工作中存在较大非线性扰动的情况,设计一种基于扰动观测器的改进型滑模控制器。在Simulink中建立带有负载扰动的电液比例位置控制系统仿真模型,并对滑模控制器和基于扰动观测器的改进型滑模控制策略的跟踪精度和鲁棒性进行分析研究。然后,在单通道电液比例阀控液压缸系统位置控制的基础上,利用3-UPS-RCR 4自由度并联机构的运动学模型、动力学模型、带有负载扰动的阀控液压缸系统模型及基于扰动观测器的滑模控制策略在Matlab/Simulink中建立由4支液压缸驱动的并联机构位姿轨迹跟踪控制仿真模型,仿真时对动平台施加一正弦波扰动。仿真结果表明,所设计的基于扰动观测器的滑模控制器对旋轮位姿轨迹有很好的跟踪控制效果。最后,对并联旋压机样机的硬件控制系统进行了搭建,并且完成了旋压机控制系统的软件开发。对单通道电液比例阀控液压缸系统进行实验研究,分析了PID控制策略、滑模控制策略、基于扰动观测器的滑模控制策略在负载扰动工况下的跟踪效果和鲁棒性能。实验结果表明基于扰动观测器的滑模控制策略可提升单通道电液比例阀控缸系统控制跟踪精度,增强其鲁棒性,该控制策略可用于在负载扰动工况下的并联机构动平台位姿轨迹的跟踪控制。