像移补偿装置因具有高稳定性、高灵活性、结构简单等优点,已经成为不可缺少的测试惯性器件装置。不仅在航空航天、军事方面,而且在民用工业等领域内也得到广泛应用,其精度对惯性元件的测试结果也存在直接影响。到目前为止,对像移补偿装置研究主要涉及其软硬件设计、动力学分析、像移补偿装置解耦等方面,但关于像移补偿装置系统控制技术方面的研究还不完善,然而要想获得最佳的控制性能,实现精密控制就显得尤为重要。本文以像移补偿装置为研究对象,主要工作如下:(1)像移补偿装置系统建模按照技术指标对自行设计的像移补偿装置机械结构进行描述。根据像移补偿装置三个轴架在三个自由度下运动特点,对各轴框架坐标系进行定义,推导出三个轴架固连的坐标系转动角度相互之间的转化关系,为系统解耦做铺垫。最后根据像移补偿装置的总体尺寸、驱动方式确定了电机型号,并对其进行系统建模,为系统辨识奠定基础。(2)在像移补偿装置各轴架运动学模型基础上进行解耦分析根据重力矩在相邻两个轴架间的转换关系式,得到像移补偿装置三个轴架的运动学方程,并在此基础上对装置三个轴架耦合性进行分析。又根据李导数算子得到解耦控制律,并用Matlab中的Simulink模块搭建解耦控制器,对其进行仿真,为下面像移补偿装置非线性系统辨识和控制算法的设计与分析打下基础。(3)提出一种改进布谷鸟搜索算法对像移补偿装置非线性Wiener系统进行辨识提出一种改进的动态自适应发现概率的布谷鸟搜索算法(Adaptive Probability of Cuckoo Search algorithm,APCS),根据布谷鸟的飞行机制来动态调整发现概率取值实现对非线性Wiener系统模型参数辨识。同时选取两组标准测试函数对传统布谷鸟算法(Cuckoo Search algorithm,CS)、自适应步长布谷鸟搜索算法(Adaptive Step size Cuckoo Search algorithm,ASCS)及APCS算法进行性能比较,并通过系统辨识采集到的实验数据对APCS的全局搜索能力进行验证。(4)设计一种滑模变结构控制器用于所辨识的像移补偿装置系统针对像移补偿装置系统的非线性与不确定性,设计一种基于改进趋近律的滑模变结构控制算法,即在双幂次趋近律基础上增加指数项。将滑模控制方法以s=1为临界值,将系统到达滑模面分为两个阶段,加快系统的响应速度,并降低系统抖振,减小稳态误差。然后根据提出的控制策略进行控制器设计,借助李雅普诺夫稳定性(Lyapunov stability)对其进行收敛性分析。最后,根据设计的控制器利用Matlab中的Simulink模块搭建控制系统,并通过阶跃输入信号与正弦输入信号下得到的系统响应曲线对系稳定性进行分析,验证其合理性与有效性。