光电跟踪系统是一种精度较高的视轴伺服系统,能很好地将对视轴影响的载体扰动隔离开,以实现对目标的精确跟踪。但是在实际应用中,光电跟踪系统易受到载体的振动及其自身各种扰动的影响,使得视轴产生晃动,从而引起图像模糊不清,严重时甚至丢失目标。本文通过对系统存在的缺陷进行研究,将分数阶控制算法运用在系统上,使得系统的控制精度满足实际要求。本文的分数阶控制算法对于性能要求较高的伺服系统有很好控制效果。本论文的研究内容包括(1)光电稳定平台的系统模型分析本文首先运用传统的建模方法分别对光电稳定平台的外框、中框以及内框进行建模。在建模过程中,分别建立了载体基座坐标系、外框坐标系、中框坐标系以及内框坐标系,并且详细分析了在各个坐标系下三个框架角速度的变换关系。在变换关系的基础上对各个框架的动力学模型以及机电模型进行分析,并且将其简化为二阶系统模型。(2)加性分解理论的系统模型分析由于使用传统方法对被控对象进行建模时,没有考虑参数变化对系统的影响。本文针对光电跟踪系统,在传统建模思想的基础上,运用加性分解理论将系统拆分为主系统与辅系统。针对主系统,提出了基于加速度的分数阶PID控制方法与分数阶终端滑模控制方法,实现对运动目标的高精度跟踪。针对辅系统提出了基于速度信号的分数阶干扰观测器(FO-DOB)和分数阶滑模补偿器,利用分数阶干扰观测器的阶次能够在实数范围内任意选取的特点,能更好地解决干扰抑制和估计补偿。针对系统的快变干扰,设计了分数阶滑模补偿器。并且运用有限时间收敛理论证明了系统误差能在有限时间内收敛到零,以此确保视轴稳定。(3)基于光电跟踪系统的双闭环控制研究针对光电跟踪系统所存在的跟踪精度易受摩擦力矩等非线性干扰的影响,采用基于分数阶干扰观测器(FO-DOB)的分数阶终端滑模控制方法。系统内环采用基于速度信号的分数阶干扰观测器,确保视轴稳定;系统外环采用分数阶终端滑模控制器,在终端滑模理论的基础上加入了分数阶微积分,从而有效地削弱抖振,并且结合有限时间收敛理论,保证在有限时间内实现高精度跟踪控制。通过仿真表明:与传统的整数阶复合控制方法相比,本文使用的控制方法具有很好的控制效果。