激光通信由于具有速率高、功耗低、 保密性强等优点，被广泛用于空间通信领域，这也使得空间激光通信技术成为空间探索中一项重要技术。粗指向机构作为空间激光通信中实现粗跟踪的主要装置，是保证空间光通信链路建立的必要机构，直接决定了激光通信的质量。由于空间环境存在较大扰动，而自抗扰控制器作为从PID控制器发展而来的一种先进控制技术，具有较强抗扰能力的同时，继承了PID控制不依赖模型的优点，因此本课题采用自抗扰控制器作为粗指向机构的控制器。然而，随着粗指向机构搭载卫星升空，由于外部环境温度变化和失重等因素的影响，加上随着工作时间增加运动机构机械结构特性发生变化，被控对象模型可能发生改变。这导致控制参数与模型失配，进而导致星载粗指向机构的跟踪精度较之地面测试时降低。因此，为了使自抗扰控制器适应被控对象模型变化，对其控制参数的自整定方法进行研究具有重要实际意义。

作者首先调研了现有的自抗扰控制器参数自整定方法，根据课题应用场景对算法的苛刻要求，选择了基于进化算法的自整定方法，又通过调研比较选择了进化算法中的灰狼-粒子群算法作为基准算法。在介绍主要研究工作之前对粗指向机构的控制技术进行了介绍，选择线性自抗扰控制器作为粗指向机构控制器，并采用灰狼-粒子群算法对线性自抗扰控制器进行了参数自整定仿真测试。

其次，针对灰狼-粒子群算法存在的易陷入局部最优问题，对控制器进行了模型补偿改进。通过推导三闭环位置控制系统模型，得到被控对象的传递函数，在此基础上设计模型补偿线性自抗扰控制器。为了验证改进控制器对自整定算法的影响，对改进控制器进行了自整定仿真，结果显示50次蒙特卡洛仿真中，控制器模型改进后自整定目标函数值均值下降了6.9%，目标函数值方差下降了93.1%，说明自整定算法精度和稳健性都得到了提高。通过分别比较改进前和改进后控制器50次自整定仿真中最差整定情况和最优整定情况的实际控制效果，验证了改进控制器对自整定的有益效果，对改进控制器进行自整定所得参数控制效果更好。

接着，为了进一步提高算法可靠性，提出一种降维自整定方法。通过辨识模型得到控制量增益b0，剩余的控制带宽ωc和观测器带宽ωo采用灰狼-粒子群算法进行自整定，从而降低进化算法的参数空间维度。在自整定ωc和ωo前，对ωc取值下界进行了分析，结合项目中要求的粗跟踪精度指标确定了ωc的下界，作为ωc自整定的边界。在改进控制器的基础上对降维自整定方法进行仿真测试，50次蒙特卡洛仿真结果显示，降维自整定方法的目标函数均值下降了4.7%，方差下降了99.86%，表明降维自整定方法有效提高了自整定结果的精度，显著提高了自整定的稳健性。对比降维方法与降维前方法50次自整定中最差参数的控制效果，结果显示降维方法所整定参数上升时间缩短了32.4%，调节时间下降了15.8%，采用降维方法自整定参数具有更好的控制效果。

最后，在实验平台上开展了实验。分别对改进前控制器、改进控制器进行了10次重复自整定实验，实验结果验证了改进控制器对自整定的有益效果，此外分别采用10次自整定中最差参数进行阶跃响应实验，结果显示对改进控制器进行自整定所得参数控制效果更好。在改进控制器的基础上，采用降维自整定方法进行10次重复自整定实验，结果显示降维自整定方法相比未降维方法进一步提高了参数自整定的稳健性，验证了仿真结论。对比降维方法和未降维方法10次自整定中最差参数的阶跃响应，结果显示降维自整定方法所整定参数具有更好控制效果。