光电跟踪系统受环境变化、负载变化、地面震动、摩擦等复杂多样的扰动影响,导致其成像稳定精度和跟踪精度的降低。随着时间发展,光电跟踪系统在运动平台上有更多的应用需求,例如车载、机载、星载的激光通信系统等。在运动平台复杂工作环境下,载体运动颠簸给光电跟踪系统造成严重的外部扰动和参数不确定性等内部扰动问题,也造成光电跟踪系统在惯性空间完成更高精度光束稳定任务时面临严峻挑战。因此,提升运动平台上光电跟踪系统对外部扰动和内部扰动的抑制能力非常重要。针对现有光电跟踪系统中扰动观测器方法局限于低带宽位置回路,以及在高带宽惯性回路中为保证非最小相位系统稳定而改变跟踪特性、损失稳定裕度、或损失扰动抑制能力的问题,本文对光电跟踪系统的扰动补偿方法进行改进,主要研究工作如下:首先,本文分析了基于测量的虚拟多闭环扰动前馈控制方法,并和基于估计的现有扰动观测器方法对比。通过频域融合将惯性加速度计与图像位置传感器的优势特性结合,得到可替换光纤陀螺的虚拟陀螺,并建立虚拟多闭环控制系统。再将光纤陀螺安装于载体平台直接测量外部扰动,通过理想补偿器前馈并抑制扰动。本文理论分析了多传感器频域融合方法,并推导了扰动前馈控制的理想补偿器设计方法与稳定性约束。最后实验证明了本方法在不增加硬件成本和保证系统稳定的前提下,减小平台负载,提升了光电跟踪系统对外部扰动的抑制能力。然后,本文从扰动估计角度讨论了同时抑制外部扰动和内部扰动的补偿控制方法。在光电跟踪系统高带宽惯性回路中,现有扰动观测器方法为保证非最小相位系统稳定,存在改变系统跟踪特性、损失稳定裕度或损失扰动抑制能力的问题。因此,本文提出一种低频抑制扰动观测器方法,理论分析了其系统稳定性约束、滤波器设计、扰动抑制效果和鲁棒性。最终实验证明本方法不改变系统跟踪特性和稳定裕度,有效提升了非最小相位光电跟踪系统的低频扰动抑制能力,对载体平台产生的大量低频扰动有更好的抑制效果。接着,本文为进一步抑制非最小相位光电跟踪系统的中低频扰动,提出了基于双滤波器的部分补偿式扰动观测器方法。本文分析了双滤波器的稳定性约束,以及对外部扰动和内部扰动的估计性能。得益于双滤波器的扰动抑制线性叠加特性,本方法实现了双滤波器之间扰动估计部分补偿,可获得比单一滤波器更好的扰动估计与抑制效果。实验证明部分补偿式扰动观测器方法在不改变跟踪特性、稳定裕度的条件下,提升了非最小相位光电跟踪系统对低中频的外部扰动和内部扰动的抑制能力。最后,针对部分补偿式扰动观测器仍通过损失扰动估计能力以保证非最小相位系统稳定的问题,提出了一种基于双滤波器的全补偿式扰动观测器方法,进一步提升了非最小相位光电跟踪系统中的扰动抑制能力。本文分析了单滤波器、双滤波器全补偿式扰动观测器方法的稳定性约束。本方法的初级滤波器通过损失扰动估计性能以稳定非最小相位系统,补偿滤波器对初级滤波器的损失性能进行补偿,双滤波器之间实现扰动估计全面互补。实验证明本方法不改变跟踪特性、稳定裕度,在非最小相位光电跟踪系统的高带宽惯性回路范围内对外部扰动和内部扰动进行了有效抑制。