盾构是一种用于在地下安全开挖隧道的工程机械。管片拼装机是盾构的重要组成部分，集机械、电气、液压、控制等多学科技术于一体。它是在隧道壁上安装混凝土片的专用机械手，用于钳住管片通过回转、平移、升举等运动将管片准确地放到预定的位置，并安全迅速地拼装成环，从而有效的防止地下水土渗透和地表沉降。搭建盾构管片拼装试验平台，对于进一步研究盾构的设计理论、计算方法等关键技术具有重要的意义。本文主要分析盾构管片拼装机的工作原理及其电液控制系统的特点，建立系统的数学模型，并通过仿真研究了系统的动态特性，此外设计了盾构管片拼装试验平台测控系统。论文的主要研究内容如下：第一章概述了盾构技术的发展历程、国内外研究现状，并简要介绍了管片拼装机的结构及其发展趋势，最后提出了课题的研究意义以及本文的研究内容。第二章首先分析了管片拼装机的基本功能和液压系统工作原理，并进行了液压系统计算和选型，随后详细分析了管片拼装机周向回转运动控制、拼装移动和径向运动控制，姿态微调控制等液压回路的特点。第三章对管片拼装机液压系统进行了建模研究，分别建立了构成系统的主要元件——液压源、比例方向流量阀、液压马达和负载、平衡阀的数学模型，以及减速机构的传动模型。第四章利用AMESim软件对周向回转运动液压系统进行了仿真分析，研究了非线性负载和超越负载作用下系统的动态特性，并分析了平衡阀以及环境变化等因素对液压系统动态性能的影响，得出了一些有意义的结论。第五章建立了径向双缸同步系统的数学模型，分析了系统同步特性的影响因素，并通过仿真曲线研究系统不同工况下的同步精度，结果表明采用电液比例开环控制的双缸同步机构可以满足系统同步精度的要求。第六章介绍了基于PLC的管片拼装硬件控制系统设计方案，利用LabVIEW强大的图形显示功能，设计了管片拼装试验平台液压监测系统，来实现数据的采集、远程监测等功能。第七章对本论文所做的研究工作进行简要的总结并对后续工作提出了展望。