红外导引头的伺服控制系统,对提高导引头的跟踪速度和精度非常重要,目前各国都努力研究该方向。在本文中,结合具体的研究对象,设计了一套基于FPGA与ARM的数字计算机控制系统,主要包括硬件电路设计、软件设计与控制算法研究。首先,本文设计的红外导引头伺服控制系统采用俯仰轴、方位轴两轴机械结构的陀螺平台稳像方案。红外导引头伺服控制系统的控制回路主要由预定回路、稳定回路、角度跟踪回路三个控制回路组成。而在本文中,主要研究的是导弹末端制导阶段导引头的工作状态,在末端制导阶段的控制回路只有跟踪回路和稳定回路。其次,红外导引头伺服控制系统采用FPGA+ARM双核硬件架构。FPGA主要负责信号采集,具体信号:视线角度信号,方位、俯仰轴的速率陀螺仪的角速度信号。ARM负责数据处理、核心控制算法计算和电机控制。同时,结合该硬件系统,完成了软件设计,主要包括FPGA的接口程序、μC/OS-Ⅱ系统的移植和μC/OS-Ⅱ系统的任务设计。最后,对红外导引头伺服控制系统进行了数学建模,重点研究了导弹末端制导阶段,角跟踪回路与稳定回路的数学模型。该系统是典型的位置、速度双闭环控制系统,所以在本中采用串级控制。同时,重点研究了图像处理与数字计算环节延迟对系统的影响。