空间激光通信（Space Laser Communication）是指利用激光束作为载波在空间直接进行信息传输的一种技术，具有抗干扰能力强、安全性高、通信速率高、波段选择灵活及信息容量大等优势。作为激光通信模组中光束捕获、跟踪、瞄准（Acquisition Tracking and Pointing, ATP）系统的核心原件，快速反射镜（Fast Steering Mirror, FSM）一直是研究热点。FSM主要分为音圈电机驱动FSM、压电陶瓷驱动FSM，此外，随着微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）技术的发展，也出现了基于MEMS技术的小型化、集成化的FSM。在ATP系统中，FSM需要将镜面偏转角维持在固定的角度，以保持激光束的稳定指向。FSM通常为反射镜面、支持结构、致动结构组成的精密光学元件，其中调节时间、稳态误差、响应速度等指标是关键的性能，实现FSM系统的高性能准静态工作需要设计配套的控制驱动系统。MEMS FSM作为一种新型的FSM，也被用于ATP系统的研究中。当前，关于MEMS FSM的性能表征、建模、控制系统和驱动方式的研究尚不完善，针对不同的器件适合的控制驱动系统也各不相同。本文基于本课题组研制的一款MEMS FSM出发，从系统搭建、性能测试、控制算法设计和闭环实验几个方面对MEMS FSM的控制驱动系统进行了研究，主要内容如下：（1）利用模拟驱动模块、角度测试模块和数字处理模块，搭建了MEMS FSM角度表征系统，并基于该系统对FSM的相关开环性能进行了表征。利用阶梯形电压测得FSM的准静态电压角度关系近似为线性，对数据拟合后得到x轴的线性系数2.164×10^(-5) rad/V，y轴的线性系数为2.163×10^(-5) rad/V。利用幅值33 V，变化范围0~2000 Hz啁啾信号测量MEMS FSM的频率响应，得到x轴的谐振频率为1140 Hz，y轴的谐振频率为1119 Hz。此外，还测量了MEMS FSM的开环阶跃响应以及系统的最小角分辨率。（2）通过对MEMS FSM进行动力学分析，建立系统的状态空间模型和传递函数模型，FSM绕两轴旋转的输入电压和输出角度被等效为一个二阶欠阻尼系统。基于该模型，设计了改进后的双步驱动算法以及数字PID算法。经过系统参数辨识和仿真实验，选取合适的控制参数，分别将算法写入FPGA，对MEMS FSM进行控制。闭环实验表明，在开环控制、数字PID控制、改进后双步驱动算法的控制下，系统的阶跃响应过渡过程时间分别为398 ms，15.6 ms，0.4 ms。此外，通过对低频正弦信号的跟踪，并将两种控制算法的跟踪精度，改进后双步驱动算法的跟踪误差比数字PID算法的跟踪误差小。由此得出通过闭环控制算法可以提高FSM的准静态工作性能，且改进后双步驱动算法在这几种控制方法中最适合该MEMS FSM系统的结论。（3）为探究双轴扫描精度，设计了螺旋线扫描路径，在开环控制下对两轴的输入电压坐标和输出角度坐标进行采样，并通过采集的数据进行仿射变换的参数辨识，得到两坐标系的仿射矩阵。依据仿射矩阵，对不同的控制方式进行扫描，利用均方根误差对扫描精度进行表征，改进后的双步驱动算法扫描结果在均值误差和误差分布上均优于开环扫描结果。在整个工作中，本文的主要创新点为：（1）分析MEMS FSM的结构特点和驱动原理，利用状态空间方程进行精确建模，并在此基础上进行了仿真实验。（2）基于数学模型提出了改进的双步驱动算法，通过FPGA板卡进行闭环实验，提高FSM系统的准静态性能。（3）基于FPGA板卡，开发一套小型化、数字化的板级高速测试控制系统，并利用该系统对MEMS FSM的各项性能指标进行了表征。