高速摄影是指比人类视觉速度快的多的摄影技术,在航天器的设计阶段,为了校核设计或为了获取设计所需的关键数据,需要对航天器飞行过程中所经历的关键过程进行模拟和地面试验,在这些试验中只能通过高速摄影的方法对试验过程进行记录和分析研究。我单位目前使用美国VRI公司生产的高速摄影机,这种摄影机采用NIKKOR摄影镜头,由于摄影机不具备镜头驱动能力,所以只能采用手动调焦的工作方式,对手动调节的镜头加装电动驱动装置,使其适应特殊工作环境,在条件允许时实现自动对焦驱动以简化工作环节,提高工作效率。本文通过给特定高速摄影机中使用的手动调焦镜头加装电动调焦驱动装置,着重研究特定设备和场景下的自动对焦技术、PID控制及模糊PID算法、基于BP神经网络的PID控制系统等进行了研究,并且采用变步长粗扫、最小步长细扫策略,优化传统爬山算法,然后以FPGA单片机为主控制器提出了整个控制系统的硬件设计方案,在此基础上对机械设计模块、温度采集模块、超声测距模块、电机控制以及角度测量等子模块进行了详细的设计,介绍了模块核心工作流程和软件实现。最后通过单次、连续自动对焦和手控电动焦距调节三种工作方式对整个控制系统进行实验调试,实现了从距离测量到对焦驱动的关键步骤,并通过角度测量实现反馈,形成了完整的闭环控制系统设计,实验证明通过在高速摄影机手动镜头上加装电驱动装置从而实现控制镜头自动对焦,具有可控可操作性,控制系统符合实际试验环境要求,达到了预期的效果。