基于一种具有串并联混合腿足机构的四足可行走着陆器，为摸清其行走过程中的关节能耗问题，采用牛顿-欧拉方法进行了动力学建模研究。首先，采用D-H法建立串并联混合腿足机构的关节坐标系，进行正向运动学和逆向运动学的推导；然后在运动学模型的基础上，采用牛顿-欧拉方法建立着陆器整机的全状态动力学模型，该模型以足端相对轨迹为输入，获取着陆器在运动过程中各关节受力情况的变化曲线；最后，采用五次样条插值法规划一段运动轨迹，用ADAMS仿真软件进行着陆器虚拟样机仿真。经验证，该动力学模型理论计算数值和虚拟样机仿真数值具有相同的变化趋势，证明了模型的有效性，可以作为后续能耗模型建立和优化的基础。

为了提高超精密设备中多自由度工作台的效率和精度，在满足纳米精度要求的同时提高工程调试与集成效率，提出了一种针对多自由度工作台的轨迹规划方案。对前道工艺的应用场景和机电系统能力进行分析描述，聚焦轨迹规划的难点，提出了整定控制参数和确定轨迹动力学约束参数的方法。通过差分进化算法整定反馈控制器参数，再以控制器的实际跟踪效果和应用需求为优化目标，运用蒙特卡洛算法对参考轨迹进行优化迭代。最后与传统工程调试进行了实验对比。实验结果表明：在工作台扫描运动的重复定位精度均达到±5nm/3σ要求的前提下，本文提出的方案能使跟踪误差快速收敛，调参次数减少约90%。该方案在保证超高运动定位精度的同时能够有效地提高工程调试与集成效率。

为了实现在地基条件下对动平台光学测量设备跟踪性能的检测与鉴定，提出了一种六自由度检测靶标及检测方法。采用旋量指数积法以全局的方式建立了检测靶标连续无奇异性的运动学模型，只需建立检测靶标首尾两个坐标系，提高运算效率，实时高精度模拟动平台与典型机动目标的融合运动轨迹。综合考虑检测靶标与光学测量设备的性能指标，计算并分析得到某船载光学测量设备方位与俯仰轴跟踪随机误差分别为23.88″和23.86″。将模拟光学目标安装于机械臂末端构建了六自由度检测系统，制定合理可行的检测方法，进行船载光学测量设备跟踪性能的检测与鉴定试验。试验结果表明：在方位与俯仰轴角速度不同的情况下，船载动平台光学测量设备跟踪随机误差与理论分析基本保持一致，验证了该检测系统及检测方法的有效性与优越性，实现了在地基条件下对动平台光学测量设备跟踪性能的检测。

为了提高地基望远镜的定位性能，实现快速无超调的高精度位置切换控制，提出了基于近似最优指令整形算法的轨迹规划定位策略。利用近似最优指令整形算法设计指令修正器，指令修正器位于位置控制器之前，依据参考指令、速度、加速度限幅信息进行轨迹规划，引导系统快速平滑地到达目标位置。相比传统梯形指令整形算法，近似最优指令整形算法解决了抖振问题，因此可获得更优的位置控制性能。实验结果表明，系统响应2.5° 和30° 位置阶跃信号时，相比无轨迹规划定位策略，采用轨迹规划定位策略后位置响应超调量大大降低，系统进入2″误差带的调节时间分别降低了1.14 s和1.57 s。仿真和实验结果一致，基于近似最优指令整形方法的轨迹规划定位策略，可有效提高望远镜的定位性能。