本文针对变截面辊弯成形装备加工过程中变负载导致外力不平衡的多机构协调操作动力学规划问题进行研究,从多机构动力学建模、内力动态优化分配和滑模变结构控制三方面来解决协作力规划研究,达到变截面辊弯成形机加工过程平稳和轨迹准确的目的。主要研究内容如下:(1)基于拉格朗日动力学建立了单道次变截面辊弯成形机的动力学模型。基于轧机的等效机构简图,采用D-H法建立了轧机单侧轧辊臂的运动学数学模型,并对轧辊臂关节空间轨迹规划。然后采用拉格朗日动力学建立了轧机轧辊臂动力学模型,获得各个关节的力矩求解公式,并通过算例仿真对运动学模型和动力学模型进行验证。(2)提出了变截面辊弯成形装备中多机构协作动力学动态规划算法。根据加工任务,将轧机工作状态分为空载、半加载和全载三种运行模式,并推导出包括板材在内的系统联合动力学方程。建立了轧机关节空间、操作空间以及板材成形空间三者速度与力的数学表达。运用目前主流的三种优化方法来求解轧机操作末端轧辊对板材的作用力,进行内力动态分配,解决板材受力不平衡问题的规划算法。(3)针对轧机加工板材时受力是时变的不可预测的问题,对轧机轧辊臂进行滑模变结构控制设计,其中对控制率进行了详细的推导以及系统的稳定性分析。滑模变结构控制能够让非线性系统趋于稳定,有很强的鲁棒性。最后,通过算例仿真得出滑模控制器的轨迹跟踪效果进行检验。