为改善航空光电载荷用音圈致动快速反射镜的控制性能，提出一种降阶自抗扰控制方法。首先，对快速反射镜(Fast Steering Mirror，FSM)模型进行了分析并获取了模型参数。根据自抗扰 控制理论，设计了FSM的三阶通用自抗扰控制器。将电涡流传感器的测量结果视为已知，提出降阶扩张状态观测器及其对应的自抗扰控制器设计方法。根据控制器带宽设计思想，推导了对于FSM 这 类二阶欠阻尼对象的控制律，并给出了加入扰动补偿量的控制律的具体实现形式。实验结果表明，降阶自抗扰控制能明显改善FSM的位置阶跃响应动态性能，能实现无超调与振荡的阶跃响应，稳态 时间由11.7 ms提升至9.2 ms，同时能够降低FSM对位置斜坡输入跟踪的稳态误差，并改善其速度响应动态过程，像移补偿稳速时间由10.2 ms提升至7.8 ms，提升约24%。降阶自抗扰控制具有实现简 单、运算量小的特点，能够明显提升FSM的动态性能。

提出一种基于扩张状态观测器并引入加速度补偿策略的控制器设计方案, 以实现快速步进/凝视成像机构对控制性能的高要求。首先, 阐述了扩张状态观测器理论, 对其特性进行了详细分析, 并设计了以成像机构为被控对象的三阶线性扩张状态观测器。通过将观测器置于速度内环反馈通道, 设计了基于扩张状态观测器的位置和速度双回路控制器。在此基础上, 利用观测器输出的加速度估计值, 提出加速度补偿策略, 并设计了补偿环节。实验结果表明, 与无加速度补偿环节相比, 引入加速度补偿后, 成像机构每次步进调节时间由76 ms减小到33 ms, 凝视期间的角位置精度由约0.07°减小到0.01°以内, 速度波动减小约2～3倍, 成像机构的控制性能明显改善。控制器设计简单, 需整定参数少, 对于提高同类控制系统性能具有较高的实用价值。

在腔量子电动力学模型中引入经典场驱动原子, 通过设置原子-腔场的频率失谐量与经典场驱动强度的关系, 实现有效Jaynes-Cummings模型到反Jaynes-Cummings模型的转化, 从而达到控制系统动力学过程的目的。分别讨论了三原子Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)型和W型纠缠态在不同原子-腔场有效相互作用模型下的纠缠动力学行为。结果发现, 在经典场驱动下, 三原子纠缠在动力学过程中可以实现从存在纠缠死亡现象到无纠缠死亡现象的转化, 从而抑制纠缠突然死亡现象的发生。探究了泄漏腔情形下三原子GHZ型和W型纠缠态在演化过程中的纠缠稳健性, 得到了三原子GHZ型和W型纠缠态在动力学过程中纠缠稳健性最强的有效原子-腔场相互作用模型。

为消除航空相机镜筒在位置控制过程中的超调，本文提出采用跟踪微分器对阶跃输入信号进行处理，通过合理设计过渡过程来实现镜筒位置控制的快速无超调响应。首先，阐述了跟踪微分器理论，分析其工作特性。然后，以90°位置阶跃响应为例，进行了过渡过程设计，并与无过渡过程设计的控制效果进行了比较。实验结果表明，合理设计过渡过程能完全消除镜筒位置响应的超调，同时减小调节时间。在90°阶跃输入时，超调量由24.1%减小为零，同时调节时间缩短28.8%。此外，采用最小二乘法拟合阶跃输入量与过渡过程快速因子的函数关系，控制过程中根据阶跃输入量计算最优过渡过程参数，实现了镜筒位置的全程快速无超调控制。该方法已经在航空相机镜筒中进行了实际应用，取得了良好的效果，有效改善了系统的动态性能。

通过差热分析（TGA/DSC）、 X射线衍射分析（XRD）、 傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)等测试技术, 对实验室制备的纯净托贝莫来石的高温相变规律进行系统的研究。 DSC结果表明, 托贝莫来石结构中有四个层间分子水, 加热到300 ℃时四个层间分子水逐渐失去。 当温度升高到724 ℃时, 部分Si—O—H键断裂, 失去羟基。 XRD结果表明托贝莫来石晶体结构在724 ℃时已经破坏, 衍射峰基本消失, 煅烧后的样品为无定形的非晶态。 当温度持续升高到861 ℃时, 发生晶型重构, 硅灰石晶体出现, 结构转变为有序的、 稳定的晶体结构。 当温度到达1 000 ℃的时候, 完全转变为2M型硅灰石晶体结构。 托贝莫来石的高温相变经历了“托贝莫来石→脱水托贝莫来石→脱羟基托贝莫来石→硅灰石”一系列转变过程。

首先理论分析了半导体光放大器的非线性偏振调制（PolM）效应，导出了稳态条件下SOA的偏振转换矩阵。通过数值仿真, 描述了包括非线性自偏振调制（SPolM）、互偏振调制（XPolM）导致的偏振态在庞加球上的变化形态。计算结果表明, SOA偏振调制效应表现为偏振旋转特性, 偏振旋转的大小由入射光强和偏振态决定，旋转结果表现为输出光中的TM模分量增加，而TE模分量下降。文章同时讨论了SOA驱动电流变化对PolM效应的影响以及由其引起的电光偏振调制（IPolM）效应，并仿真得出了电流变化导致的输出光偏振态的变化轨迹。

在航空相机镜筒速度内环设计了自抗扰控制器，以减小镜筒内偏心凸轮机构的运动对镜筒的扰动。采用扩张状态观测器对扰动进行实时估计，并生成扰动补偿量抵消扰动的影响。首先，分析了凸轮机构的运动对镜筒扰动的特点。然后，建立了镜筒的数学模型，基于带宽的单参数化设计思想设计了扩张状态观测器及带扰动补偿的控制律，设计了镜筒位置控制器。最后，在镜筒上对控制器的抗扰动性能进行了验证，并与目前航空相机常用的一阶平方滞后超前校正法进行了比较。结果表明，采用自抗扰控制能将凸轮机构对镜筒的扰动偏差减小为传统方法的50%左右。在提高系统抗扰动性能的同时，控制器增益减小约2个数量级，大大降低了对控制器增益的要求，提高了系统的稳定性，对改善航空相机控制系统的抗扰动性能及降低控制器设计难度具有较高的实用价值。