针对2米环形太阳望远镜主镜支撑系统,提出了一种半主动气动式主镜支撑方案,在确保观测中主镜面形质量的同时实现主镜面位姿的定位与调整,并根据主镜设计指标,对主镜轴向支撑样机系统开展了全面的实验测试和研究,包括单元气压式力促动器测试、单元位移促动器测试及样机系统集成测试。主要研究内容有:(1)介绍了采用可伸缩高强度高弹性金属波纹管作为核心气动元件的气压式力促动器的工作原理和总体方案设计,并通过压力传感器动态反馈实现控制系统对输出力的闭环控制,开展了测试平台搭建及测试方案设计,对力促动器输出力的范围、全量程线性度与分辨率展开测试并评估了系统的静刚度特性,实验结果表明促动器在闭环控制模式下可实现输出力高精确控制,闭环输出力的精度符合设计指标。(2)介绍了采用行星减速步进电机作为核心驱动元件的高精度位移促动器的工作原理和总体方案设计,通过位移状态感知驱动的实时反馈与偏差自适应控制策略,并集成拉压力传感器对输出端承受力情况实时监测。设计试验平台并测试位移促动器系统本体的性能设计指标与闭环控制回路的精度实现,实验结果显示位移闭环精度可以达到1μm,满足高精度位移调整与定位的技术需求。(3)介绍了应用气压式力促动器及位移促动器的主镜轴向支撑样机系统的总体结构设计方案,在此基础上设计了轴向支撑闭环控制方案并开发了系统集成控制软件,根据2米环形太阳望远镜主镜支撑系统实际工程需求施加负载开展了实验系统闭环控制测试。结果显示,控制闭环精度良好,但还不能完全匹配实际工程设计指标的控制精度要求,下一步将优化闭环控制方案,对主镜姿态控制中的各分区气压式力促动器进行解耦控制。测试结果表明,本文中应用的气压式力促动器及位移促动器性能良好,原理与结构简单,工作稳定可靠,控制闭环精度良好,可以满足2米环形太阳望远镜主镜支撑系统的工程应用需求。