桂潇怡 李伟鹏 郑新涛 黄 海

北京航空航天大学宇航学院, 北京100191

快速反射镜是光学成像系统、光通信系统中改变光束传播方向与相位的关键器件，被广泛用于天文望远镜、激光通讯、图像稳定系统、自适应光学系统、光学跟踪瞄准和激光发射系统[1]。快速反射镜需要足够高的带宽精确跟踪目标并补偿大气湍流[2].在能量汇聚、相干光通信中需要保证足够的面型精度[3-4]。快速反射镜需要足够大的角度以便于宽视场、高空间分辨率的红外成像进行像移补偿[5]。

音圈电机与柔性铰链组合结构是大角度运动的最优方案。邱志成[6]指出传感器与驱动器的最佳尺寸和位置优化配置是航天器挠性结构的振动进行主动控制的主要问题之一。音圈电机行程大，非接触驱动的方式更适合工作于振动环境。柔性铰链消除了运动过程的机械摩擦和部分非线性(如空程、迟滞、静态阻力等)，从而可以获得更高的位移分辨率[7]。此外，柔性铰链无磨损、不需要润滑且工作温度范围广，可靠性高于普通机械结构[8]的优点。在电机驱动力一定情况下，所需反射镜转角越大，柔性铰链工作方向刚度就要越小。

由于加工装配的误差，运动部分中心惯量轴与设计的实际转轴难于完全重合。在实际应用中，如机载车载、弹载等比较恶劣的振动环境下[9]，扰源对反射镜产生干扰力矩。干扰力矩对柔性铰链刚度小的快速反射镜造成的角振动干扰更严重。Skormin等[10]采用自校正前馈控制法，用加速度计测量基座振动进行光抖动补偿，仿真结果显示该方案提高了系统性能；……