摆镜作为稳像系统核心部件,摆镜单元的性能参数和外载荷对摆镜面形的影响为摆镜设计和装配的主要约束条件。在设计约束基础上,对摆镜及其装卡结构材料进行了选择,对结构进行了轻量化设计。为考察外载作用对摆镜面形影响规律,使用接触非线性有限元方法对摆镜组件进行了仿真,使用基于Zernike多项式的光机集成仿真方法消除刚体位移,得到了消除刚体位移后摆镜面形参数。仿真结果表明：外载作用下摆镜刚体位移明显;预紧力作用下刚体平移占据了刚体位移的主要方面;动力载荷作用下,当重力存在于光轴方向时,静力载荷对摆镜面形起主要作用,否则动力载荷对摆镜面形起主导作用。在仿真数据基础上,对摆镜零件进行了加工和装配,对装配后摆镜进行了面形测试,测试结果表明：摆镜面形能够满足设计要求,也说明了摆镜结构设计的合理性和仿真方法的有

为了满足正弦摆动过程中较高面型精度,实现相关跟踪系统摆镜的高度轻量化设计,在直径110 mm圆平面反射镜的设计过程中引入了基于自适应遗传算法的摆镜结构优化。对背部粘结支撑点的大小进行了计算,同时对摆镜的有限元模型进行了轴对称的简化,提高了优化过程中的效率。介绍了自适应遗传算法结构优化的原理及优越性,并提出了两种正弦振动过程中的面型求解方案。最后将自适应遗传算法的结果与传统算法进行了比较。结果证明,基于自适应遗传算法的摆镜动态参数优化方案正确可靠,具有较高的寻优能力,对类似工程结构参数优化具有一定的指导性与借鉴性。

为考察所设计摆镜在外栽作用下面形变化是否满足设计要求，研究了摆镜在螺钉预紧力和不同方向重力作用下的摆镜面形变化规律，使用接触非线性有限元方法对摆镜进行了仿真，采用基于Zemike多项式的数据处理算法对面形数据进行了处理，得到消除刚体位移后表征实际面形变化的参数和表示刚体位移系数的分布曲线。结果表明：螺钉预紧力和不同方向重力作用下摆镜刚体位移明显，镜面平移占据了刚体位移的主要方面，基于集成仿真技术的面形处理算法可以有效消除刚体位移；预紧力存在、不同方向重力作用下摆镜面形影响略有不同，与预紧力相比重力作用对面形影响较小。预紧力作用下摆镜面形仿真数据对于摆镜设计、装调具有一定指导意义，也说明了基于接触方法面形仿真的工程适用性。

为考察在外载作用下某镜体镜面面形的变化是否满足设计要求,研究在预紧力及重力作用下镜面面形的变化规律,使用接触非线性有限元方法对镜体组件进行了仿真,采用基于Zernike多项式的光机集成仿真接口程序对面形数据进行了处理,得到了消除刚体位移后表征面形变化的参数和表示刚体位移系数的分布曲线。结果表明在预紧力和重力作用下刚体位移明显,镜面平移占据了刚体位移的主要方面,基于集成仿真技术的面形处理程序可有效地消除刚体位移;预紧力存在在不同方向重力作用下对面形的影响略有不同,与预紧力相比,重力作用对面形的影响较小。在预紧力作用下面形仿真数据对于镜体设计、装调具有一定指导意义,也说明基于接触方法面形仿真的工程适用性。

分析了相关跟踪系统摆镜的设计要求，对摆镜的减重方式进行了研究．选择SiC材料作为镜体材料，设计了三种镜体结构．使用Ansys作为求解器对所设计的镜体结构进行了自重条件下的静力分析，以及频率为100HZ、振幅±0．1mrad时的瞬态动力学分析，并给出了不同镜体结构下的计算结果比较．为便于处理有限元结果数据和光学表征参量的关系，在MATLAB环境下编写了统一数据处理程序．计算结果表明所设计的三种方案能够满足光学系统的性能要求．

介绍了基础激励下机构随机振动响应的理论与分析方法，利用有限元分析软件ANSYS建立了某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的有限元模型并进行了随机振动响应分析，以考察其承受动力学环境的能力。对计算结果行了分析。指出了现有结构中的薄弱环节，提出了改进方案。为摆镜的设计提供了重要参考依据。