随着我国航天科技的迅速发展,每年发射的卫星种类和数量越来越多,对卫星有效载荷的要求也在不断提高,设备轻量化问题逐渐成为研究热点。对于星载雷达的天线来说,体积和重量余量较大,进行轻量化设计是非常有必要的。目前,星载雷达广泛采用反射面式天线在工作过程中,由于反射面式天线转动惯量较大,使得在对地面特定区域观测时,对航天器姿态造成极大影响。因此,有必要研制雷达微动副面驱动机构,配合太赫兹无线电发射器,实现反射面无需频繁运动下的对地观测区域扫描。雷达副面驱动机构具有小体积、大行程、高速度、高精度的特点,将成为推动星载雷达技术发展的关键力量。研制这类驱动机构,技术难度非常大、技术复杂程度非常高,也是我国一直没有掌握的核心技术。本课题设计了小型化并联机构作为微动副面驱动机构的主体结构,将超声电机作为并联机构的驱动装置,采用姿态传感器对机构动平台姿态位置进行检测,并设计滑模控制系统,实现超声驱动并联机构能够高精度稳定运行。首先,对驱动机构机械结构进行设计,建立机构三维结构模型。同时对超声电机传动机构进行设计。采用解析法对机构进行运动学建模分析,进行仿真验证机构的性能指标;选用Lagrange方程法从能量角度对机构进行动力学建模与仿真分析,为机构姿态控制研究奠定基础。其次,选取MPU9250姿态传感器测量机构姿态位置,并进行姿态传感器布局及机械安装,建立姿态测量模型及安装误差标定。设计姿态测量传感器控制电路,包括稳压电源和控制器外围电路。基于卡尔曼滤波算法对姿态测量传感器信号进行数据融合处理,并进行实验验证。搭建MPU9250姿态传感器测试实验平台,对传感器的性能进行测试。然后,对驱动机构的驱动支链进行解耦,获得机构模型误差,便于控制补偿。对机构控制策略进行分析设计,基于动力学模型设计控制系统滑模控制律,并进行控制系统稳定性分析与仿真验证。最后,建立驱动机构实验测试系统,基于FPGA设计并联机构控制板卡。针对机构驱动需求和超声电机温漂等非线性问题,设计超声电机驱动器。开发上位机操作界面,便于进行测试实验。然后验证所设计的超声驱动并联机构的工作范围、最大运行速度、重复定位精度等多项性能指,其中机构体积为Φ29mm×H30mm、工作空间为±35°、重复定位精度为0.093°、最大扫描速度为140°/s。