针对目前利用有限元方法分析星载光电跟瞄转台动态特性时存在的建模失真问题，提出使用广义弹簧单元对轴承和锁紧机构等效建模，并通过定义模态阻尼比，精确模拟转台的固有频率及响应特性。通过理论计算和基于模态试验数据的参数辨识，确定各等效单元刚度；通过基于扫频试验数据的参数辨识，确定结构模态阻尼。基于建立的等效有限元模型进行仿真分析，模态分析中前6阶固有频率与试验结果的最大偏差为5.1%，谐响应分析中X、Y、Z三个主方向的最大响应与试验结果的最大偏差为3.2%，固有频率与响应一致性良好，均在允许的误差范围内。说明使用广义弹簧单元对轴承和锁紧机构进行等效建模，通过模态和扫频试验数据确定转台刚度和阻尼特性是可行的，对同类型转台的建模仿真有一定借鉴作用。

为了解决光电编码器误差检测精度低、光机结构复杂、检测周期长等问题，利用自准直仪与多面棱体的光学小角度测量原理及转角互逆双轴转台的连续误差检测方法，建立了光学连续闭环光电编码器误差检测系统；采用多体系统理论与相对位姿矩阵变换方法，建立了双轴转台全误差模型，分析了固定误差和可变误差对系统的影响；利用标定自准直仪与23面棱体对检测系统进行了校准，并利用高精度光电编码器与系统进行了精度对比验证。结果表明：检测系统的双轴回转精度满足数值仿真计算要求，系统精度可达0.38″，测量不确定度为0.2″（k=2），系统检测精度与实际编码器出厂时标定的准确度基本一致，验证了光学连续闭环光电编码器误差检测系统实现高精度和全圆周连续误差检测的可行性。

星载二维转台是激光通信指向结构的重要组成部分，也是影响星载设备性能的关键部件之一，需要对其进行合理的结构设计和正确的刚度分析，并通过对比试验结果与仿真结果验证设计分析的正确性。首先，介绍了星载二维转台结构形式，基于Isight集成优化方法对比分析了摆镜组件的两种结构形式，并对U形架和轴系结构进行了刚度设计；然后，对二维转台进行有限元建模并重点介绍了轴承的弹簧单元等效建模方式；最后，对星载二维转台进行了刚度分析和试验验证，二维转台在X、Y、Z三个方向上仿真计算的固有频率与试验结果误差在6%以内，表明等效弹簧单元能准确模拟轴承结合部的力学特性。通过对星载二维转台的力学试验验证表明，在保证了二维转台的质量约束和刚度要求下，各部分组成部件结构刚度设计和刚度分析合理，二维转台抗力学性能满足激光通信的任务需求。

在基于条纹投影轮廓术和转台辅助的360° 三维形貌测量中，使用移动工作台标定系统几何参数时存在操作复杂、携带不便的问题。文中提出了一种基于相机、投影仪、计算机和转台组成的转台的单目全景三维形貌测量系统的柔性标定方法。该算法主要利用转台和标记点完成系统几何参数的标定。对于完整的标定过程，该方法仅要求相机捕捉参考面的变形条纹图像、旋转后标定平面上的变形条纹图像以及旋转后的标记点图像。与传统方法相比，该方法更加方便、省时。新的相位高度映射标定方法用于重建高度为10.000 mm的标定平面，结果为10.047 mm。实验验证了所提方法的有效性。

为了满足卫星星间激光通信粗跟踪系统高的动态性能和稳态性能，针对普通PID控制存在阶跃响应超调量大、调节时间过长等问题，以永磁同步电动机为控制对象建立粗跟踪系统的三环控制模型，并进行matlab仿真分析。在普通PI控制的基础上提出一种自适应增益控制，为跟踪系统缩短调节时间改善超调等动态性能提供新的方法，在基于FPGA主控单元的控制下。地面实验表明，在187.25 μrad（500码）阶跃信号的激励下，改进的自适应增益控制策略较普通PI控制，超调量由35.8%下降到10%，调节时间由100 ms缩短到70 ms，稳态精度保持在±2.247 μrad（3码），控制性能得到了显著改善。在轨工况下，自适应增益控制策略能够实现星间激光通信跟踪转台的高精度控制，同时对其他高精度伺服系统设计具有借鉴意义。

激光发射二轴转台是以转台为主体，承载激光传输及发射功能的设备。转台要求在温度指标范围−40~55 ℃内具有良好的使用性能，为更好地了解环境温度对转台性能的影响，引出了激光发射二轴转台结构，并采用有限单元法对不同环境温度下转台静动态特性进行分析研究，由静力学分析后的转台变形量结果得到环境温度对轴系精度的影响。分析得到，以22 ℃转台性能参数为基准，在温度指标范围内，室温22 ℃时，转台静态特性与轴系精度最优，环境温度偏离22 ℃越远，静态特性与轴系精度越差。当温度每变化10 ℃，转台最大变形量变化约0.529 mm，最大应力值变化约18.418 MPa；方位轴系与俯仰轴系垂直度误差变化约4.715″，方位轴系与底座支撑面垂直度误差变化约4.649″；方位轴系晃动误差变化约0.22″，俯仰轴系晃动误差：(1)温度低于22 ℃，变化约0.33″；(2)温度高于22 ℃，变化约0.569″。转台前6阶模态频率随温度变化具有不同的规律，但频率变化率最大不超过2%。分析结果表明，环境温度对此类转台静态特性与轴系精度影响较大，但对动态特性影响较小，结论与工程经验基本吻合。