随着望远镜口径的不断增大,主动支撑技术的应用越来越广泛。主动支撑技术主要通过光学元件背部力的作用来校正由于弹性变形、温度梯度和制造误差等引起的面形误差,主动支撑背部力的精度是影响主镜面形的直接因素。本课题基于本部门的1.2m的能动薄主镜支撑项目,主要研究主动支撑力反馈系统的精度控制,通过控制提高施加至光学元件背部的力精度和稳定性。该能动薄主镜支撑项目采取37点浮动支撑的方式,一共有37路的气压驱动单元,将这37个支撑点分为6个区域,每个区域有6~7个点,通过一块DSP控制板进行一个区域力的控制,各块控制板之间以及控制板和上位机之间通过CAN总线进行通信。本文对系统中所存在的能够对力精度产生影响的噪声进行了相关分析,并通过理论上的对比,采用卡尔曼滤波来滤除噪声,根据卡尔曼滤波器的要求,建立了系统状态方程和观测方程。仅用卡尔曼滤波能够取得一定效果,但是结果理论上不能满足系统要求。对卡尔曼滤波进行仿真分析,并与Bessel滤波和阈值滤波进行对比,最终决定采用中值滤波加卡尔曼滤波的二重滤波算法对输入信号进行处理,能够较好滤除噪声,提高力控制精度,理论上达到系统要求。本文完成了主动支撑力反馈系统的硬件电路的设计,考虑到未来可能应用至的太空领域,其条件较苛刻,对系统的体积以及质量方面均有要求,故本课题以TMS320F2812为主控制器,实现控制和相应的数据处理功能;DSP内部的AD模块为采集模块,对传感器信号进行数据采集;DSP内置的CAN模块为通信基础,完成控制板与上位机的通信功能。同时采用AD5725为数模转换器,进行数字信号和模拟信号的相互转化;设计了输入信号调理和输出信号调理电路来对输入输出信号进行相应的处理;配以对应的电源电路来保证控制板的正常工作。本文还对传感器精度、输入信号处理精度、DA转换精度和电气转换器精度进行了相关分析,并对其共同作用的理论精度进行了相关计算。在硬件系统设计完成的基础之上,本文基于PI控制算法,编写了DSP控制板的控制程序,实现了数据采集、控制、AD采样校正、输入校正、电气转换器驱动和通信的功能。同时,基于Matlab的GUI控件,进行了人机界面的设计。