红外半实物目标仿真装置是研制红外制导系统的一种有效试验工具。定向镜伺服系统是红外目标仿真装置中的几个伺服系统之一,是一个能实现方位运动和俯仰运动的微型双轴转台。它用于控制光路运动,补偿光路的位置精度,实现光标的二次精确跟踪定位。定向镜系统的精度直接影响红外目标仿真装置的精度。本文针对定向镜伺服系统特殊的机械结构,利用力学拉格朗日方程推导出运动方程,并进行了线性化和简化处理,得出数学模型,在此模型基础上确定解耦方案,实现系统解耦。根据系统性能指标,进行性能分析,并确定系统控制方案。采用频率特性法对定向镜伺服系统进行速度环和位置环的设计,采取反馈控制、串联滞后校正和复合控制保证系统动态性能和稳态性能指标要求。同时,对机电伺服系统中的速度控制进行了研究,考虑到摩擦对低速运行精度的影响,采用自适应控制改善系统低速运行性能。最后,对系统采用的模拟控制器、激磁解调电路进行了硬件电路设计和调试,并给出系统精度检测结果。