针对采用五轴联动数控机床的线性插补功能进行数控加工存在的不足，提出了一种B样条插补控制策略用于五轴联动数控机床以实现复杂曲面零部件的高速高精数控加工。参考开放式、模块化体系结构控制器(OMAC)标准，开发了具有B样条插补功能的五轴联动数控机床运动控制器。该控制器将控制任务按照实时性要求进行划分。人机交互、代码解析及参数映射关系构造等过程离线完成，插补运算、离散逻辑控制及逆运动学变换等过程由实时线程执行，保证了数控系统的硬实时性。为简化NC程序的编制过程，控制器设计为接收工件坐标系下的加工信息。通过开发适应各种形式数控机床的逆运动学变换模块，并将机床参数设计为可用户定制，使得控制器具有良好的通用性。在控制器内部建立NC程序文件中位置曲线和方位曲线间的参数映射关系，使得机床平动轴与转动轴间的运动规划符合实际加工要求，并可保证加工精度。实际加工实验中，在采用B样条插补算法的NC程序量降低为线性插补NC程序量15%倍时，其插补误差为线性插补误差的45%，控制器插补精度为0.68，表明该B样条插补控制器可以满足五坐标数控加工的要求。

建立了高精度卫星姿态模拟系统用于光通信地面仿真试验,针对卫星轨迹特点，设计了一种改进的自抗扰控制算法。介绍了自抗扰控制技术的特点和控制原理，提出改进的伺服算法，为自抗扰算法引入了选择性积分项。针对系统±10″动态误差要求，设计了多阈值非线性函数，并添加状态判断模块实时更改非线性函数参数。同时，给出了算法主要参数的整定原则。然后，基于控制器开放伺服功能，给出了自抗扰控制的实现方法和计算流程。实验结果表明：系统具有良好的连续加减速能力，跟踪斜坡信号的动态误差为±6″；经对比，在跟踪卫星姿态轨迹时，自抗扰控制的抗干扰能力优于PID控制，跟随误差达到±7″，满足高精度姿态仿真要求。

采用宏/微结合双驱动的少自由度并联进给结构,给出了一种光栅拼接装置设计算法。宏动部分是5PTS-1PPS型并联机构,采用步进电机驱动滚珠丝杠形式的进给机构;微动部分是5TSP-1PPS型并联机构,采用压电陶瓷驱动柔性铰链形式的进给机构;二者串联构成光栅拼接机构。计算了宏动部分和微动部分的并联机构自由度,利用并联机构运动学的逆解推导出该装置的控制算法,并根据控制算法进行了宏动、微动机构点位控制的运动学仿真。为了提高机构的定位精度,分析了机构的系统误差并提出了误差修正方法。最后,将以上算法应用到光栅拼接装置中。实验结果表明:宏动部分最大移动定位误差为3.6 μm,最大转动定位误差为4.4 μrad;微动部分最大移动定位误差为0.06 μm,最大转动定位误差为1.2 μrad;基本满足光栅拼接系统的精度要求。

为实现激光通信终端地面验证实验中终端的自动对准，提出了一种基于图像识别的预瞄准方法。该方法首先基于颜色特征提取出图像中的指示光斑与标尺光斑，根据标尺光斑的尺寸，建立图像与实物的比例关系，并预估出目标圆的半径像素值。然后，基于Hough变换原理识别出图像中的通信终端通光中心位置，并与指示光斑进行比较计算出补偿角度。将补偿角传给运动控制卡，控制指示光瞄准目标终端。最后，启动玫瑰曲线扫描，捕获信标光后完成预瞄准过程。实验结果表明：该方法能准确识别目标，计算时间为0.94 s,并具有良好的抗干扰能力。基本满足通信终端自动识别、快速对准的设计要求。