空间激光通信是目前国内外竞相追逐的研究热点之一,激光通信中精瞄机构(Fine Pointing Mechanism,FPM;又称FPA,Fine Pointing Assembly)是保证空间激光通信光链路精准联接的重要装置,它关系到通信能否实现以及通信质量的高低。为此,论文研究了一种新型精瞄机构,研究主要内容与成果如下:1.电磁驱动精瞄机构方案设计研究:设计了一种微型高精度电磁直接驱动伺服精瞄机构,其扫描范围大、响应速度快、偏转精度高。该精瞄机构采用弹性膜片支撑反射镜,通过控制通入电磁铁的电流,在固联有永磁体反射镜的弹性膜片结构与电磁铁之间产生的相互作用力,就能控制反射镜发生期望的偏转。2.进行了电磁驱动精瞄机构弹性膜片设计研究:采用一种圆形膜片,其结构非常简单,应力集中非常小,具有更高的疲劳寿命和可靠性。通过仿真分析了不同厚度膜片在不同驱动力作用下的变形特性,由此得知:镜面初始沉降位移几乎和膜片厚度呈线性关系;在转动过程中不同初始拉力作用下,而产生的位移与驱动力呈线性关系;转动角度和驱动力矩近似呈线关系;这些特性可以使控制系统的设计大大简化。3.开展了电磁驱动机构驱动磁路电磁场设计研究:利用ANSYS Maxwell对电磁驱动系统的特性进行仿真与分析研究得知:各电磁单元之间的磁场具有独立性,不会相互影响。电磁力与气隙呈非线性关系,但局部呈现近似线性关系;电磁力和励磁电流呈线性关系,电流系数与气隙呈非线性关系。4.搭建了测试平台,进行了电磁驱动电磁力测试,测试结果表明:仿真电磁力和实测电磁力之间具有较高的吻合度,证明了弹性膜片的电磁驱动设计的有效性和准确性。5.最后进行了电磁驱动精瞄机构样机集成控制仿真与实验,基于d SPACE控制平台对研制的样机进行实验,通过实际控制实验,可以得知:±0.01°范围内:带宽400 Hz;±0.1°范围内:带宽300 Hz;±1°范围内:带宽30 Hz;±2°范围内:带宽15 Hz。通过本论文研究可以得出结论:经过合理设计的电磁驱动精瞄机构完全能够满足卫星激光通信要求,同时电磁驱动伺服精瞄机构具有体积小、重量轻、功耗低的优点。