光电跟踪系统对于载体扰动具有很好的抑制作用,能够在载体高速工作下依然保持稳定,是一种具有高精度跟踪性能的伺服控制系统,广泛应用于航空航天、目标跟踪以及空间通信等领域^[1-2]。随着当今时代对光电跟踪系统研究的深入,使得对光电跟踪系统的跟踪精度以及成像精度的要求越来越高。而在实际应用中,由于机载光电跟踪系统的工作环境,以及自身的制作工艺,所以存在着多种扰动源,因此为保证系统稳定成像,提高系统跟踪精度,本文做了以下研究:首先,针对光电跟踪系统的结构以及动力学模型进行了研究。介绍了有关于坐标变换的理论知识,以及其在运动学中的知识,建立系统的模型,并且研究与化简了单通道的三轴平台机电模型,最终得到了光电平台模型的传递函数形式以及状态空间形式。其次,针对稳定成像问题,保证视轴的稳定是首要前提,基于此分析了影响光电跟踪系统视轴稳定的因素,为了克服系统存在的各类干扰,保证视轴稳定,本文采用干扰补偿控制方法,对此研究了两种控制方案,第一种控制方案是基于鲁棒H?混合灵敏度控制理论,设计干扰观测器,估计补偿系统的干扰,可以有效的抑制系统的干扰问题。第二种方案从精细化抗干扰的层面研究了干扰补偿策略,采用复合高阶滑模干扰补偿控制策略,针对系统的等效扰动,结合有限时间收敛理论,设计了一种高阶滑模干扰观测器,对扰动进行有效估计和补偿。针对系统的未估计状态,设计了一种基于Lyapunov理论的高阶滑模补偿器,进一步补偿干扰的未估计状态。最后,通过仿真对比实验,证明了所提方法的有效性。最后,针对光电跟踪系统在扫描成像这个动态过程中出现的像旋问题,采用运动补偿控制策略。针对像旋问题,首先分析了像旋产生的原因,其主要是由于扫描系统与成像系统运动不同步所造成的,为了克服这一问题,本文研究了机器人遥操作领域的双边控制,并将此控制应用于扫描成像系统,用以提高两系统的透明性,进而解决像旋问题。在此基础上,针对目标的跟踪问题,在双边控制结构内,本文提出了预测滑模控制算法,结合广义预测理论,设计了一种具有预测性能的滑模面,可以有效的提高系统的跟踪速度,通过使用双幂次趋近率与快速趋近率结合作为趋近率,设计系统的控制器,但是控制器中的切换函数会使系统跟踪过程发生抖震,为了降低滑模控制的抖震问题,提出了一种新型的幂次函数代替控制器中的切换函数,并利用边界层厚度对系统的稳定精度的影响,在边界层内,采用反正切函数,边界层外部,采用滑模面的幂次,通过选取合适的边界层厚度,可以在消除系统抖震的前提下,提高系统的跟踪速度。最后,通过实验仿真,验证了本文所设计的控制方法的有效性。