由于倾斜镜采用了高精度、快速响应的线性电机(音圈、压电),加上弹性支撑方式,很容易获得高带宽、高分辨率的闭环性能。因此,倾斜镜在跟踪精度高达微弧度级或亚微弧度级的光电跟踪系统中起着必不可少的作用。在复合轴光电跟踪系统中,倾斜镜系统的功能在于校正粗跟踪残差以及抑制平台传递的扰动。综合探测精度以及目标识别的考虑,图像传感器(CCD、CMOS)通常作为精跟踪探测器。由于图像传感器的积分成像以及图像处理造成了控制系统时延,从而制约了倾斜镜系统的闭环带宽。特别是在振动条件下,由于动力学行为复杂,模型难以精确获得。另一个具有挑战性的问题来自于闭环控制中的振动测量及其提取,那么倾斜镜的控制方法就尤为关键。对于一个基于图像的倾斜镜跟踪控制系统,为了提高跟踪性能最有效的办法是提高带宽以增加控制系统的增益,但是在倾斜镜控制系统中的时延会限制控制系统的闭环带宽。系统中的时延主要包括两个方面:第一个是图像传感器采样频率,因为图像传感器成像需要大量的积分时间,另一个方面则是数据传输需要的时间。然而,很难减少跟踪回路的时延,因为积分时间太短会影响图像的成像质量,处理数据和传输数据需要时间是不容易减少的。其次,分析倾斜镜的特性得知倾斜镜是一个0型系统,传统的倾斜镜控制方法是使用电涡流传感器等位置传感器作为内回路位置反馈控制,扩展被控对象带宽、改善被控对象特性,被控对象的带宽的扩展仅便于跟踪回路控制器的设计。虽然传统的控制方法可以在跟踪回路添加一个积分环节,将倾斜镜的控制系统的型别提升到1型,但是系统对于速度信号的跟踪总是存在偏差,使得倾斜镜的跟踪精度不高。因此,针对具有时延特性的倾斜镜0型控制系统,本课题提出一种速度-位置串级多回路控制方法以提升倾斜镜控制系统的误差抑制能力和跟踪精度。倾斜镜的系统型別为0型系统,增加一个速度回路理论上可以将被控对象的型别从0型提升到1型,跟踪回路完成闭环后系统型別可以提升到2型。本课题使用光栅尺传感器作为内回路传感器,其具有很高的精度和分辨率,不仅可以直接测量位置,而且可以将得到的位置信号进行差分得到速度,从而实现速度反馈。速度反馈回路的引入会使倾斜镜控制系统呈微分特性,当速度回路完成闭环后,跟踪回路的开环特性会引入一个积分环节。使用PI控制器便可以稳定跟踪回路并使得跟踪回路存在二阶积分,从而提高系统的误差抑制能力。在串级多回路控制的基础上引入前馈控制,进一步提升控制系统对振动的抑制能力,所采用的前馈引入节点为速度前馈,前馈通路的引入既不会影响系统的稳定性,还能提升系统的振动抑制能力。本文首先分析倾斜镜的结构,然后对所提出的方法进行理论和仿真分析,最后为验证所提出的方法搭建实验平台进行实验验证。通过对不同的控制方法进行对比,仿真分析和实验结果表明采用速度-位置回路的控制方法可以有效提高系统低频段的误差抑制能力在6dB以上;仿真结果表明前馈控制可以把系统的扰动抑制能力提升到19dB以上,从而实现提高倾斜镜控制系统的跟踪精度。