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。

区别于传统刚体控制模型, 将结构动态设计方法与控制理论相结合, 构建了光电经纬仪的柔性机电耦合控制模型, 分析了该模型的结构基频、阻尼比等机械因素与控制带宽的耦合关系, 并提出了光电经纬仪动态量化设计准则.实验表明: 光电经纬仪结构谐振频率ωn应尽可能地远大于系统谐振频率ωr, 至少满足ωn≥3ωr.该方法有效可行, 可解决高精度大型经纬仪机电谐振问题, 为设计快速响应、高跟踪精度的光电经纬仪提供了工程依据.

针对星地相干激光通信，研究了自适应光学的系统带宽对通信性能的影响。对于特定校正阶数的自适应光学系统，得到了系统需求的控制带宽，并对比了同步轨道(GEO)卫星对地链路和低地轨道(LEO)卫星对地链路。结果显示低轨卫星链路所需的控制带宽远大于同步卫星链路，原因来自于低轨卫星和地面站的高速相对运动产生的垂直链路风速，同时低轨卫星对地链路对自适应光学的带宽需求和天顶角是成反比关系的。分析了低轨卫星对地相干激光通信链路混频效率和自适应系统带宽以及校正阶数的关系，结果表明，200 Hz的闭环带宽完全可以满足需求，当达到100 Hz带宽之后，增加变形镜单元数对混频效率的提升更为有效。

为克服机械结构因素对光电跟踪伺服系统性能的不良影响,分析了转动惯量、结构谐振频率、摩擦力矩等伺服机械结构因素与伺服系统性能的关系,包括分析转动惯量与伺服系统性能的关系、结构谐振频率与伺服系统性能的关系、摩擦力矩与伺服系统性能的关系,探讨了消除或减小机械谐振的措施.该分析方法可应用于设计和制造响应速度快、跟踪精度高的光电跟踪伺服系统.