针对传统串联式微位移机构具有的结构不紧凑和刚度较低等问题, 本文设计了一种结构紧凑、具有高分辨率和高刚度的并联式自解耦二自由度微位移平台。该平台采用了4个对称布置的嵌套式平行导向机构, 使得平台具有刚度对称和自解耦等特点。本文还对嵌套式平行导向机构的工作原理进行了分析。通过有限元方法仿真分析了微位移平台在不同受力状态下的变形情况, 并对其进行了模态分析。经实验测量, 证实了该平台具有自解耦功能, 并得出了微位移平台的实际行程, 且其输出位移也被证实具有较为良好的线性度。

设计了一种基于双级复合平行板簧结构的大行程二维并联微位移平台, 以解决二维柔性平台尺寸大、行程小, 运动耦合误差大, 运动性能受加工误差影响等问题。设计的微位移平台在每个运动方向均采用两个音圈电机同时驱动, 通过调节两音圈电机信号比例来补偿加工误差造成的运动耦合误差, 完成X和Y方向的运动解耦, 从而降低系统对加工精度的依赖程度。根据卡氏第二定理建立了平台力学模型, 优化了平台尺寸参数, 并利用有限元仿真对设计的平台性能进行验证。最后, 搭建了微位移定位系统实验平台。实验结果表明: 设计的柔性平台行程与平台尺寸占比大, 定位精度高, 运动解耦性能得到大幅改善, 实现了±2.25 mm×±2.27 mm工作行程, 工作行程与平台尺寸占比约为1.73%, 运动耦合误差小于0.27%。

研究了基于补偿式柔性平行四杆机构的高精度位移平台的运动精度，对变形板尺寸误差、比例杆球心距误差和内外变形板装配夹角误差等误差源进行了分析计算。采用半梁模型分析了变形板，得到变形板行程与耦合位移量的关系，给出了平台直线度误差和耦合位移量误差关于平台位移和变形板尺寸的表达式。使用自准直仪和高精度微分测量头对平台直线度和耦合位移量进行了测量，结果表明：该补偿式结构的高精度无导轨位移平台在大行程(5 mm)工作时，仍具有较高的运动精度，直线度小于1.5″，耦合位移量小于13.7 μm，与理论分析吻合。

本文介绍了激光半主动制导**目标模拟系统中宽范围、高精度、无级激光能量衰减单元。它由大小两个棱镜、精密位移平台、控制器、光栅尺组成。其激光能量调节原理基于朗伯定律，只需改变光束穿过物质厚度，即可改变光强。系统实现激光能量的宽范围、高精度、高动态连续无级调节，与传统的激光能量大小调节系统相比较，它解决了能量变化动态范围小、线性度不好、需要多级级联等问题，同时具有结构简单、稳定性高、加工成本低等优点。使用1 064 nm 激光器进行了实验与测试，并给出了设计方案及其实现过程，对激光能量大小调节的研究起到了推动作用。

为了提高成像质量,得到高分辨率的图像,通过对灰度投影法进行分析,提出一种基于灰度投影法运动估计的成像CCD平移补偿法,给出其系统结构图。该方法采取只平移成像CCD，探测CCD固定，即在成像CCD补偿位移量的过程中，探测CCD不补偿位移，探测CCD在成像开始的第一帧为全局参考帧，其他帧与之比较来获得位移量。验证了分辨率标板在各种运动情况下系统的补偿效果,对拍摄的实物图像进行恢复，结果证明：该补偿法对慢速运动图像和随机振动图像具有较高的恢复能力。

为了完善高精度位移平台性能,提高平台位移直线度和定位精度,研制了制造成本较低的高精度无导轨位移平台机构。根据平行四边形和比例杆运动原理,设计了无导轨平台结构。介绍了平台的工作原理,并对其运动部件进行了有限元分析。用自准直平行光管和高精度测量头分别检测了平台的位移直线度和升、降位移误差,实验结果得出,该机构的位移直线度误差小于1",升、降位移误差小于0.02 mm,达到了平台设计要求。应用结果表明,该平台安装方便、体积小、易于养护,在有无重力的条件下均能正常使用,可应用于航天或其它领域的高精度位移系统中。