伴随着我国城市化步伐的加快和基础设施建设规模的不断扩大,对地下空间的开发力度不断增大,对盾构机的需求也是日益增长。盾构机是一种集机电液、光学和自动控制于一体的高度智能化的大型工程机械设备,而管片拼装机是其中一个很重要的组成部分。管片拼装机的性能直接影响到整个盾构机的好坏和施工进度,所以研究管片拼装机对开发良好性能的盾构机有着十分重要的意义。本课题以沈阳北方重工集团全断面掘进机国家重点实验室的Φ3.2米多功能全断面掘进试验机为平台,对改进后的管片拼装机模型进行运动学和动力学仿真分析、驱动关节的轨迹规划、以及控制器研究分析,以此来验证改进后模型的可靠性,为搭建基于视觉伺服反馈的智能化全自动管片拼装控制系统提供的数学模型和动力学理论基础。本文主要从如下几方面进行研究：首先简要的介绍本课题研究的管片拼装机,简化其结构,建立运动学分析模型,运用串并连机器人运动学知识求出管片拼装机运动学正解和逆解的解析表达式。在Adams中对管片拼装机模型进行运动学仿真分析。其次,接着对管片拼装机机构进行动力学分析。运用牛顿一欧拉递推方程,建立管片拼装机串联机构的动力学模型,运用基于影响系数法的拉格朗日方程建立管片拼装机微调机构的动力学模型,并在Adams对管片拼装机模型进行动力学仿真。最后,对管片拼装机驱动关节的运动轨迹进行了研究,并用Matlab对其仿真分析。设计了基于管片拼装机逆动力学模型的计算力矩控制器,搭建起Adams和Matlab控制联合仿真平台,并进行控制仿真分析。