大口径偏摆镜是一种精密的光学组件,可用于控制目标光源与接收器之间光束传播的方向,其具有指向精度高和稳态性能好等特点。近年来,开始常被广泛应用于光学精密跟踪和空间光通信等领域。为满足大口径航空光学系统高质量成像要求,采用基于大口径偏摆镜温度、高度环境下的高精度跟踪瞄准测试方法,大口径偏摆镜用于模拟框架粗稳伺服残差,测试光学系统精稳性能,能够较为真实的评估光学系统成像质量。但随着偏摆镜系统口径越大,电机驱动器设计的难度也会增加。本文主要针对大口径偏摆镜系统的控制方法研究,针对该系统设计合理的控制算法以及大功率音圈驱动器,并通过仿真实验验证。本文以Φ500mm大口径偏摆镜系统为研究对象,为提高偏摆镜系统运行的动态性能和稳态控制精度,从理论建模、控制方法和设计大功率音圈电机驱动等方面着手。首先对被控对象系统的机械结构、驱动器、传感器和电气模块组成上进行了描述和元器件选型,且通过机械动力学和电力学方程建立了研究对象的数学传递函数理论模型,近似将其视为一个二阶系统。其次,通过系统辨识分别对单轴偏摆镜系统和双轴耦合的偏摆镜系统进行了辨识并对系统参数进行校正。再次,综合考虑系统自身特性,分别采用了传统PID控制、模糊控制、状态空间控制和双轴耦合系统的解耦控制四种控制策略,并对四种控制策略作出分析。最后设计出了数字控制器和基于SA60芯片的大功率音圈电机驱动,大口径偏摆镜系统的运行状态可由Matlab/App Designer编写的上位机实时监测并记录。试验结果表明,状态空间极点配置法相比于其他算法下对大口径偏摆镜系统的控制效果是相对较好的,超调量是9.31%,峰值时间为5.1ms,稳态时间为32.3ms,实验结果得到稳态误差为0.08′,相比于模糊控制和传统PID控制提升了75%左右。在大口径偏摆镜系统中,稳态性能指标相对较好。