力矩促动器的迟滞非线性降低了系统的控制精度。为了解决该问题,建立了可以精确描述该迟滞现象的模型并提出了合理的补偿控制方案。首先,根据迟滞曲线的非中心对称的特性,基于Prandtl-Ishlinskii模型对力矩促动器的迟滞非线性进行分段建模,并采用LMS算法进行模型参数的优化辨识,模型预测误差的RMS值为0.08111N。然后,通过PI模型的解析逆模型进行补偿控制。实验结果表明,采用逆模型补偿后,力矩促动器输出力误差的RMS值从1.888N降低到0.2596N,误差的方均根值降低了86.25%,有效保证了系统的控制精度。

进行轴承多种类型裂纹故障诊断时,为解决单一特征量诊断效率低的问题,提出了基于信号小波包分解的精细时频域分析和模糊熵的特征融合方法。首先对轴承振动信号进行小波包4层分解重构,确定小波包系数模糊熵和频带能量,精细提取振动信号的高低频故障信息特征;然后基于权重指标对模糊熵和频带能量进行融合,构造多种故障状态下轴承信号的特征向量;最后选择适合小样本分类的支持向量机对轴承裂纹故障进行诊断。试验数据处理结果表明,轴承不同裂纹故障状态下,融合特征的方法诊断效率更高,相较于单一特征量识别准确率提高5.0%以上,对10种裂纹故障诊断正确率达到98.0%。

研究了大型天文望远镜摩擦传动系统的运行原理和特性，并进行了实验。结果表明，影响摩擦传动低速稳定运行的因素很多，主要有：编码器的测量误差，环境变化引起的误差．摩擦力矩和电机波动力矩等引起的误差，以及加工制造和安装引起的误差。另外在整个传动链中其它部分的摩擦力矩也不可能是一个定值，也存在力矩波动。结果还表明，利用非线性PID控制算法增益参数非线性变化的特性，可以使得控制系统既能达到响应速度快，无超调的目的，又能增强抵扰影响摩擦传动低速稳定运行因素的能力。实验中．低速可以达到0．2”／s，位置精度为0．032”（RMS），证明了这种方法是行之有效的。

塔架系统的振动特性对望远镜的成像质量具有重要的影响。以望远镜塔架模型为研究对象进行模态分析,针对无参数化模态分析引起模态参数不准确的问题,提出采用最小二乘复指数法（LSCE）进行试验模态分析,确定结构的模态频率、阻尼比和模态振型。通过稳态图方法剔除识别过程所衍生的虚假模态,又通过模态置信判据验证模态的相关性,提高了模态参数识别结果的准确性,与无参数化试验模态分析结果对比表明,模态频率的最大误差仅为4.4%,一致性较好,结果表明LSCE算法的正确性和适应性。

为了深入研究望远镜的负载扭矩随着温度降低而增大的机理，提高低温下伺服系统的跟踪精度。首先分析了轴承摩擦扭矩的各种影响因素和低温对负载扭矩的影响，研究了润滑剂黏度随温度的变化规律，试验对比了有无添加润滑脂情况下负载扭矩的变化，结果表明在低温下无润滑脂时负载扭矩的波动减少并且线性度提高。其次分析了轴承摩擦扭矩和间隙的关系，采用电阻应变片法测量不同材料在不同温度下的热膨胀系数，建立起材料膨胀系数和扭矩的相关特性，结果表明低温下负载扭矩是常温下的6.67倍，而材料尺寸的最大缩短量达到960με。通过对低温负载扭矩机理的研究，可为低温环境下望远镜的精确控制提供理论和试验数据。