通过研究石英微陀螺的机械耦合误差,对理想和非理想陀螺进行了机械建模和分析,推导出了微陀螺的敏感输出信号和机械耦合的关系公式。通过仿真,讨论了机械耦合与陀螺各参数之间的关系和相互影响程度。

为了满足大型光学镜面加工对在位检测的需求，探索了一种应用相位恢复技术的新型镜面测量方法．构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并实现了与此系统相适应的相位恢复算法，此测量系统结构简单且不易受环境振动影响．在此系统基础上，详细分析了各种误差因素以及系统测量；隹确度和测量范围，并针对在位检测的特点和要求，研究了此方法在应用中的可靠性．对一面口径430mm的球面反射镜进行了分平台在位测量实验．实验中分析了不同测量参量对测量结果的影响．相位恢复测量与干涉测量结果对比较为吻合．理论分析和实验都表明该方法切实可行，检测准确度满足光学镜面研抛加工要求。

介绍了微加速度计的基本原理以及国内外常见的各种微加速度计的结构形式,包括压电式、电容式、扭摆式、隧道式等,分析了这些传感器的基本特点,总结微加速度计发展中存在的一些问题,并提出一些解决关键问题的措施,预测微加速度计未来的发展趋势.

根据光学表面在微观结构呈现出的自相似性,利用尺度无关的分形模型描述了其结构特征;采用结构函数法对抛光表面的分形维数进行计算,分析了粗糙度参数RMS值、误差波长、测量尺度、采样长度和采样点数对分形维数的影响规律.在此基础上,提出了采用一阶自回归分形模型对抛光表面进行模拟的新方法,分析了界定尺度、模型参数对分形特征和分形维数的影响规律.利用分形维数描述光学表面的微观结构具有评价方法简单、在一定范围内与测量尺度无关等优点.

为莫尔条纹的计数与细分提供了一种基于DSP(数字信号处理器)的高速软件解决方案。它能有效的解决传统系统中计数电路与细分功能不能无缝匹配的问题，提高测量的准确性。由于采用了高速信号处理和闪烁采样技术，采用该方案的系统能处理宽动态范围的莫尔条纹信号。提供的实例能对从直流到1MHz的莫尔条纹信号进行计数与细分，对于1μm光学分辨率的光栅测长系统来说，其相应的最高测量速度为1000mm/s,细分步长可以达到nm级。

摆臂式轮廓测量法通过测量非球面与某一球面之间的偏离量实现对非球面形的测量,但无法测量非球面的顶点曲率半径。在开发了测量试验系统的基础上,通过对测量原理的深入研究,利用被测非球面名义面形与测量数据建立了测量参考球面半径非线性最小二乘优化模型,利用该模型,可以在测量非球面形误差的同时获得被测非球面的顶点曲率半径值。同时分析了该模型的理论收敛误差,并在MATLAB下对算法进行了仿真。最后对直径200mm,顶点曲率半径1400mm的凹形抛物面镜进行了测量实验。仿真和测量试验表明了算法的有效性。

详细分析和总结了目前国内外关于定量反馈理论(QFT)的文献中建立不确定性模型的方法。在此基础上,提出了三种获得系统不确定模型的思路基于简单的闭环比例控制建立不确定模型、基于非线性数学建模建立不确定模型、基于神经网络辨识建立不确定模型,并以阀控非对称缸液压伺服系统为研究对象举例进行了阐述。此外还分别指出了这三种方法的优缺点。该研究为QFT的进一步工程应用奠定了很好的基础。

针对阀控非对称缸系统,分别推导了液压缸正反向运动时的状态方程,并最终统一成一个非线性模型.通过仿真和试验,验证了模型的准确性.在此基础上,采用非线性控制理论中的输入/输出精确线性化方法,通过非线性状态反馈变换获得了全局线性化模型,并对系统零动态稳定性进行了分析.该研究对采用线性控制理论实现液压伺服系统的高精度位置跟踪控制有一定的帮助.

针对阀控非对称缸电液位置伺服系统的非线性和不确定因素，采用试验方法建立了等效的线性不确定模型，并在理论线性化模型的基础上确定了抗负载干扰指标，设计了定量反馈（QFT）鲁棒控制器。在发现相位误差较大的情况下，采用零相差跟踪控制器代替前置滤波器，并用设计的零相移低通滤波器来抑制零相差跟踪控制器的高频增益。试验结果证明：改进后的定量反馈控制能够获得更高的曲线跟踪精度。

针对阀控非对称缸位置伺服系统的非线性和不确定因素，采用实验的方法建立了等效的线性不确定模型，并在理论线性化模型的基础上确定了抗负载干扰指标，设计了定量反馈（QFT）鲁棒控制器。在发现相位误差较大的情况下，采用零相差跟踪控制器代替前置滤波器。实验结果证明使用零相差跟踪控制器能够获得更高的曲线跟踪精度。