随着高精密航天器的应用与发展,为了提高高分辨率图像质量和姿态控制精度,如何消除卫星在轨运行时所受到的微振动影响成为未来航天领域发展的重要方向之一。被动隔振结构简单,无需提供额外能量,但无法隔离低频振动,消除谐振峰影响。本文针对航天器微振动隔振需求,采用主动隔振技术,选取压电陶瓷材料作为作动器,对主动隔振控制策略、压电陶瓷作动器的迟滞非线性建模以及补偿控制进行了相关研究,并搭建了单轴主动隔振实验平台进行实验验证。主要研究工作如下:针对望远镜等敏感载荷的高精度调姿需要,必须能够传递低频姿态控制力矩,同时隔离高频微振动干扰。本文首先详细分析了隔振器在航天系统放置位置不同所引起的隔力模式和隔位移模式,通过建立数学模型与理论研究得知,力传递函数作为隔振效果的评价指标有助于敏感载荷的高精度调姿需要。通过研究不同反馈对象对系统的隔振效果,选择相互作用力作为主动隔振的反馈量。采用PID控制和模型参考自适应控制(MRAC)进行仿真研究,结果表明单独PID抑制白噪声扰动能力较差,单独自适应控制鲁棒性强,抑制白噪声扰动能力较好,自适应控制与PID相结合,可以提高自适应控制在高频处的隔振性能,既能实现低频隔振,又能保持高频衰减。然后考虑到压电陶瓷作动器输入输出呈迟滞率相关特性,采取线性二阶模型和迟滞非线性模型来描述不同频率下的迟滞环。由于传统Bouc-Wen不能描述实际压电陶瓷作动器迟滞环的非对称性质,且参数冗余,因此根据传统Bouc-Wen推导出了归一化的Bouc-Wen数学模型,同时引入多项式来描述非对称性。为了加快收敛速度,避免陷入局部解,采取自适应差分进化算法进行迟滞非线性部分的参数辨识。搭建了压电陶瓷作动器参数辨识的实验系统,实验结果表明所提出的模型能很好地描述不同频率下的迟滞特性,且消除了参数的冗余,相比于粒子群算法和传统差分进化算法,自适应差分进化算法能更快更精确地找到最优解。接着分别采用基于迟滞逆模型的控制和无需构造迟滞逆模型的控制进行迟滞非线性的补偿。讨论了基于Bouc-Wen迟滞逆模型的前馈控制,由于观测器误差导致控制精度较低,为了弥补前馈控制的不足,引入PID反馈控制,仿真结果表明前馈加PID反馈的复合控制相比于前馈控制,非线性度降低了90%,大大提高了轨迹跟踪精度,消除了迟滞非线性。在模型参数未知的情况下,又设计了一种无需构造迟滞逆模型的线性自抗扰控制,通过线性扩张状态观测器来实时估计迟滞扰动和外界干扰,仿真结果表明线性自抗扰能很好地跟踪目标轨迹,且提高了系统的鲁棒性,能更好地应对冲击干扰,证明了控制器的有效性。最后对单轴主动隔振平台进行了实验研究。单轴的结构设计与控制算法是实现多轴主动隔振的基础,采用悬挂配重方式抵消重力来模拟太空失重环境,搭建了相应的控制系统。实验研究了单轴主动PID控制和MRAC控制的隔振效果,其中PID控制效果较差,MRAC在40~300Hz隔振宽带范围消除了谐振峰,高频微振动隔振效果良好。