快速反射镜是光学扫描器件的一种,对跟踪目标进行快速捕获、锁定和自动跟踪的设备,是激光雷达、自适应光学、空间光通信等应用领域的关键器件之一。国内现有传统的激光扫描器由于频率、体积、功耗、控制等方面因素结合的限制,不能满足现有高端应用领域对于激光扫描的要求。快速反射镜转角小,传统的阶跃法很难测得其机械时间常数,然而建立准确的快反动态模型,才能在此基础上获得准确的调节器参数,从而影响系统稳态和动态特性。针对这一问题,本文给出了频域法获取其动态模型的方法,应用双滞后超前串联校正技术实现了伺服控制系统的设计,并在主控引导下进行了实验验证。首先,研究了快速反射镜控制系统的原理和组成,给出了快速反射镜动态稳定跟踪算法原理,并通过MATLAB对快反双闭环控制系统进行仿真,从理论上验证该伺服控制系统的可行性,通过直线光栅巧妙的安装及角位置码值转换原理的分析,构成伺服控制系统的位置闭环回路。其次,采用高性能浮点型DSPTMS320F2812进行硬件设计,实现了双闭环稳定控制算法。在此基础上使用CPLD提供片选信号、时间脉冲信号、直线光栅触发信号,实现了伺服控制器的实时性和高度集成性。最后,通过主控计算机引导,进行了快速反射镜动态跟踪试验,试验结果表明,方位最大角速度10°/s,最大角加速度5°/s,俯仰最大角速度6°/s,最大角加速度5°/s,方位动态跟踪最大均方根误差为1.979250949’,最小均方根误差为0.92207,俯仰最大均方根误差为1.878340134’,最小均方根误差为0.67137’,实现了方位和俯仰2’的高精度跟踪。