快速反射镜（Fast Steering Mirror，FSM）是高精密光学系统中的关键仪器，基于音圈电机（Voice Coil Actuator，VCA）驱动的柔性支撑FSM存在复杂耦合特性，导致系统模型复杂并严重影响系统的控制性能，对于该问题，本文提出了一种基于系统辨识与模型降阶的双轴积分增广滑模控制方法。首先，采用基于脉冲响应的Hankel矩阵系统辨识方法建立VCA-FSM的精确耦合模型；随后，基于平衡实现与平衡截断，在保证模型精度的前提下对所建立的高阶模型进行降阶；其次，基于降阶模型，采用现代控制理论方法设计积分增广滑模控制器，通过设计状态观测器构造滑模切换函数与控制律，并在控制设计中改进符号函数以消除滑模抖振；最后，基于VCA-FSM伺服控制系统实验平台，开展频域与时域性能测试实验。实验结果表明：本文所提控制方法相较于单轴滑模、PID控制方法，系统的闭环跟踪带宽分别提高了约50.3%，251.3%，扰动抑制带宽分别提高了约39.9%，451.9%，阶跃响应调节时间分别缩短了约29.7%，97.7%，螺旋线跟踪精度分别提高了约48.5%，97.8%，且实现了对存在强耦合特性VCA-FSM的解耦控制。本文所提控制方法充分提高了VCA-FSM的控制性能。

为了解决传统微定位平台运动范围小、寄生运动和交叉轴耦合严重导致运动精度低等问题，提出了一种音圈电机驱动的全簧片式大行程、空间多自由度并联柔性解耦微定位平台。首先，介绍了含簧片型柔性球铰的大行程多自由度并联柔性机构的结构和变形原理。接着，以空间三自由度为例，推导了动平台的运动学方程，建立了机构的输入刚度模型，并基于柔度矩阵法对柔性球铰进行了柔度建模和设计，从而确定了微定位平台的参数。此外，分别对三自由度方向进行了系统动力学模型辨识，并基于模型设计了一种相位超前PI反馈控制结合滑模前馈控制的复合控制器。最后，搭建了平台实验系统来验证其轨迹跟踪性能。实验结果表明：与经典的PID控制相比，该复合控制方法能够使得轨迹跟踪性能提高95%以上，加入的滑模前馈也能够有效消除单纯反馈控制产生的相位滞后。并且，所提出的多自由度微定位平台能够实现±3.23 mm×±21.50 mrad×±20.30 mrad的运动范围，具有行程大、稳定性好和精度高等特点，可以用于许多需要大行程高精度的空间定位场合。

为了克服音圈电机电磁驱动柔顺微定位平台在大行程范围内存在的低阻尼谐振和动力学特性差异等问题，利用综合数据驱动频域逆迭代前馈补偿和含相位超前校正PI反馈控制的复合闭环频域逆迭代学习控制方法对其进行高速高精控制。首先，搭建了音圈电机驱动双平行四边形柔性机构微定位系统，并针对不同工作点位进行了动力学模型辨识。然后，为提高系统相对稳定性，设计了含相位超前校正环节的PI反馈控制器。同时，利用输入输出数据对系统频响函数进行在线逆估计并进行前馈补偿，来进一步消除谐振的影响。最后，利用所提出的控制方法进行了跟踪实验并与其它方法进行了对比。实验结果表明，提出的控制方法对三角波期望轨迹的最大跟踪误差为0.175%，相比于PID控制、相位超前PI控制、传递函数逆模型前馈控制，跟踪均方根误差分别减少了8.75，5.43和2.21倍，能够较好满足大行程微纳米定位跟踪精度高、速度快、抗干扰能力强的要求。