本文以国防巡逻艇上的视频追踪系统为研究背景，围绕其中的伺服控制系统的开发和实现而展开。论文主要包括四个部分：伺服控制器的总体设计及各个功能模块的实现；PWM功率放大电路的设计；陀螺信号零漂问题和杂波干扰问题的解决方案；粒子群优化算法在PID参数整定中的应用。 第一部分中首先介绍了伺服控制系统的组成，推导了各个组件的数学模型，采用PID控制规律，设计了速度环-位置环双环控制结构。在此基础上完成了基于TMS320LF2407的数字式伺服控制器的软硬件设计，详细分析了最小系统、通信模块、采样模块、PWM波形发生模块的电路连接，设计了双环控制结构、PID控制器的程序流程，并且详细讨论了摄像头变焦情况下伺服控制器的处理办法。第二部分PWM功率放大电路的设计，详细分析了MOSFET全桥驱动电路、自举电路和充电泵的设计和器件选择，并且与集成功率放大芯片进行了对比。第三部分中对陀螺的供电电路进行了改进，降低了它的零漂。设计了陀螺采样和滤波电路，并在软件上使用FIR滤波器，极大地降低了陀螺信号的杂波干扰。第四部分讨论了粒子群优化算法在PID参数整定中的应用，并设计软件对伺服控制系统的PID参数进行整定，结果证明了粒子群优化算法能够方便有效地整定一套性能优越的PID参数，减轻设计人员的负担。 最后论文给出了整个伺服控制系统的实际运行结果，其性能能够达到视频追踪系统的要求。