巡飞弹以其侦察、打击、毁伤评估等功能一体化的优点,被很多国家所青睐,导引头作为实现导弹精确打击的重要组成部分,其种类和精确度决定了导弹的制导效果和打击精度。滚转-俯仰式导引头具有体积小、质量轻、大离轴角和大视场范围等优点,因此成为当今精确制导武器理想选择。想要实现精确的制导效果,要求导引头伺服控制系统具有较好的鲁棒性和精确跟踪性能。因此,本文以滚仰式导引头为研究对象,以小型巡飞弹为导引头载体,从数学模型建立、控制系统参数设计、干扰补偿以及末制导视线信息提取等几个方面展开研究。首先,针对滚仰式导引头的工作特点,阐述了导引头的结构组成和工作原理,定义了导引头和弹体的坐标系及转换关系,分析其运动学关系,建立导引头动力学模型和伺服电机模型,为后续研究奠定了理论基础。其次,针对滚仰式导引头的运动特点,对其伺服控制系统进行设计,通过速度环-位置环的双环控制形式,用PID参数整定方法进行控制参数设计,以阻尼比、上升时间以及稳态误差等为设计变量,通过时域和频域分析,使其满足控制系统性能指标,通过引入摩擦干扰对控制系统进行鲁棒性分析,结果表明,当干扰较小时,所设计的控制系统对其有一定的抑制作用。第三,针对摩擦干扰影响伺服系统控制性能的问题,研究了一种基于干扰观测器补偿的控制方案。对于弹体扰动,建立了弹体扰动模型,并分析了影响因素。通过对干扰观测器设计,实现对摩擦干扰的抑制,设计结果表明,该方法有效提高了控制系统的鲁棒性和稳定性,增强了导引头的抗干扰能力。第四,由于滚仰式导引头结构的特殊性,在巡飞弹末制导阶段,其无法直接提供给制导律所需要的视线信息,为此提出一种滚仰式导引头视线角速度提取算法,仿真结果表明,该算法是正确有效的。通过导引头挂飞试验,进一步说明提取算法在工程应用上的适应性,并对视线角速度信息中的误差来源进行分析和做滤波处理。本文的研究结果和研究思路将为巡飞弹滚仰式导引头及其末制导技术的研究和分析提供一定的参考。