针对航空光电稳定平台控制系统面临的机械谐振的问题, 在双T型陷波器的基础之上提出了一种新型的结构滤波器。这种新型结构滤波器由两个双T型陷波器和一个低通滤波器构成, 能够将谐振峰和反谐振峰同时抑制, 克服了单一陷波器不能处理反谐振峰值的缺陷。同时相比于双二次型滤波器, 结构滤波器的参数调节更加灵活, 既可以调节峰值大小又可以调节峰值宽度。实验结果显示: 相比于双二次型滤波器, 结构滤波器拟合的谐振曲线与实际的扫频曲线匹配度更好。加入结构滤波器对模型进行补偿以后, 控制系统的稳定精度提高了5.74倍, 闭环带宽提升了4.54倍。新型结构滤波器对于机械谐振的抑制和控制系统的性能提升有明显作用。

为了提高大行程快速反射镜系统的伺服带宽, 提出一种直线驱动形式的快速反射镜。该快速反射镜以音圈电机作为驱动器, 利用滚珠花键约束驱动器工作方向, 将传统的弧线驱动转变为直线驱动。首先, 对直线驱动快速反射镜进行了结构设计, 重点分析了直线驱动单元的组成形式与特点; 接着, 从约束条件分析驱动形式对系统伺服带宽的影响因素, 并推导两种驱动形式下, 快速反射镜在大行程运动时的动力学方程; 最后, 利用有限元分析得出快速反射镜的机械谐振频率, 并通过实验测试对两种驱动形式下快速反射镜的伺服带宽进行了验证。结果表明, 在相同的实验条件下, 相较于传统弧线驱动形式, 直线驱动形式快速反射镜的机械谐振频率由121.8 Hz提高至229.9 Hz, 伺服带宽由40.3 Hz提高至75.1 Hz, 分别提高了88.8%、86.4%, 满足快速反射镜在大行程工作状态下的高带宽设计要求。

微机械谐振式加速度计(MMRA)是通过检测加速度施加前后谐振器谐振频率变化实现对加速度检测的。该传感器具有频率信号输出、稳定性好、灵敏度高、精度高等优点, 己成为MEMS传感器的重要发展方向之一。详细讨论了微机械谐振式加速度计设计中的关键技术, 难点及对应解决方案、发展趋势。其中, 关键技术包括机械结构、激励与检测方式以及谐振器刚度改变方式。分析了谐振器的三种机械结构以及微杠杆工艺误差造成的不对称性; 根据谐振器材料的压电特性, 可将MMRA分为压电MMRA和非压电MMRA, 压电MMRA的激励与检测方式都是压电激励/压电检测, 非压电MMRA主要为静电激励/电容检测; 讨论了轴向应力和静电刚度这两种谐振器刚度改变方式的原理和适用范围。微机械谐振式加速度计主要存在四个技术难点：机械耦合、温度特性、工艺误差、组装与封装, 并针对这四点给出了相应的解决方案。集成, 静电刚度, 新材料, 多轴以及更高的性能指标将是今后微机械谐振式加速度计的主要发展趋势。

由于压电倾斜镜的机械谐振会降低自适应光学伺服控制系统的校正带宽, 本文研究了补偿压电倾斜镜谐振特性的方法。根据压电倾斜镜机械谐振频率特性的动态模型和实测数据，提出了利用压电倾斜镜高压驱动器中现有的可编程逻辑门阵列(FPGA)设计多阶双二次型数字滤波器来优化系统的动态频率响应特性。基于多阶双二次型数字滤波器，高压驱动器能实时补偿驱动对象的频率特性，完成压电倾斜镜的正谐振和反谐振的同时补偿。将其与压电倾斜镜作为一体，可实现平坦的幅频特性，从而避免机械谐振，提高伺服控制带宽。实验结果表明: 相对于传统的高带宽高压驱动器，提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器可在同样超调量下使系统误差带宽从56 Hz提高到了80 Hz，并且低频抑制能力也得到提高。实验显示提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器更适合压电倾斜镜的高速动态应用。

基于光电跟踪伺服系统全数字化的特点,提出了一种新型频率特性测试方法,并对该方法所使用的激励信号、数据采集方式、幅值和相位提取算法、模型辨识算法进行了研究。利用数字运动控制器产生离散的正弦扫频信号,同时采集响应信号并存储在磁盘上,对其进行测试后,将文件导入Matlab进行数据预处理;然后,采用相关分析方法计算输入输出信号的幅度比和相位差;最后,利用递阶辨识算法将测量得到的数据转化为高精度的传递函数。实验结果表明,测试信号基本可以覆盖伺服控制系统的频带宽度,在系统的中频段可以获得幅度±0.5 dB和相位±1°的辨识精度,在高频段也可以使用双二节滤波器拟合出机械谐振频率,证明了该方法的有效性和实用性。