稳定跟踪伺服平台是一种安装在运动载体上的伺服平台,平台上安装对地或对空探测装置,如摄像机或红外热像仪等,用于跟踪地面或空中目标。当载体的姿态角发生变化时,稳定跟踪平台可以隔离载体的干扰运动,保证探测设备始终指向目标。近年来,稳定跟踪平台得到了快速发展,并广泛应用于机载、舰载、车载武器系统、弹箭制导等军事领域和空间遥测、公安消防、环境监测等民用领域。它是集光、机、电于一体的复杂系统。本文以某四框架稳定跟踪平台为研究对象,在理论与试验分析的基础上对稳定跟踪平台机理、平台系统建模、平台控制策略和伺服控制系统的实现等方面进行了深入研究。首先,本文对稳定跟踪平台的机理进行了深入研究。综述了平台视轴稳定和跟踪精度的影响因素及视轴稳定控制方法,研究了采用不同伺服结构的稳定跟踪平台的工作原理,着重对复合跟踪结构平台进行了分析,同时探讨了二轴结构稳定跟踪平台过顶盲区问题。在此基础上,对四框架稳定跟踪平台进行机理分析,包括工作原理,坐标转换关系,隔离载体扰动的机理等。其次,本文针对稳定跟踪平台系统的功能要求设计了伺服控制回路。为实现系统的各项功能,完成不同的任务,平台系统需具备以下几种控制回路:速率稳定回路、位置随动回路、位置锁定回路及自动跟踪回路。其中自动跟踪控制大回路是多框架稳定伺服平台控制系统的一个关键技术,本文对其进行了深入探讨。再次,本文对平台控制回路进行了数学建模,研究了速率稳定回路、位置随动回路及自动跟踪回路的控制策略。在速率稳定回路校正环节的设计中,本文研究了高阶PI校正与超前校正相结合的控制算法,改善了系统的稳态性能,使系统达到无静差跟踪,并有效提高了系统的动态性能。为进一步改善系统的抗干扰性能,提出了内模H_∞控制策略,通过仿真验证了控制策略的有效性。最后,本文研制了四框架稳定跟踪平台的原理样机。设计了原理样机的硬件、软件,并对原理样机进行了性能测试。试验结果验证了本文对四框架稳定跟踪平台机理分析和控制回路设计的有效性。