本课题来源于与某单位的合作项目,项目要求研制一种用于小型激光武器系统的机载光电平台。在光电平台的各项指标中,视轴稳定跟踪精度是最重要的一项指标,视轴稳定跟踪精度高利于相机对目标的跟踪,同时利于激光长时间聚焦,达到打击目的。但是,在飞机飞行过程中,机载光电平台会受到很多种扰动包括飞机发动机的高频振动、飞机的姿态变化、风载力矩、偶发的冲击和来自机械结构及电气结构内部的扰动。上述扰动都会引起视轴颤动甚至偏离目标至无法继续跟踪,因此,如何处理这些扰动,提高光电平台的抗扰能力,是提高视轴稳定跟踪精度的关键,也是本课题的研究目标。为了研究提高光电平台抗扰动能力的方法,本文将扰动分为外部和内部扰动两部分,分别进行研究。首先对外部扰动进行研究,在外部扰动中影响较大的是飞机姿态变化对光电平台转轴的耦合扰动,经过对光电平台的驱动系统的动力学建模和计算,飞机姿态变化对光电平台转轴的耦合扰动可以被表示为两转轴上的扰动力矩。本文对这种扰动力矩对伺服系统的影响进行了定性和定量分析,便于后面进行控制系统设计时进行仿真。为了抑制耦合扰动力矩,本文设计了非线性和线性自抗扰控制器,并对两种控制器进行了仿真对比,在阶跃响应、正弦跟踪、抗突加扰动和抗持续耦合力矩扰动四种情况下,非线性自抗扰控制都表现出了优越的性能,其延迟低、动态性能好、稳态精度高、抗噪声能力强且鲁棒性极强,同时又对控制对象建模精度要求低,是作为本课题机载光电平台抗扰控制的最佳选择。光电平台的内部扰动主要就是包括轴承摩擦、滑环摩擦和密封结构摩擦等的摩擦力矩扰动。本文采用Lugre摩擦力模型对摩擦力进行了建模,用遗传算法对摩擦力模型参数进行了辨识,用辨识得到的参数对非线性自抗扰控制器进行补偿,将部分已知模型嵌入状态扩张观测器,通过仿真分析,摩擦力矩补偿提高了伺服系统的控制效果。最后,通过实验对比传统PID三环控制、非线性自抗扰控制和带摩擦力矩补偿的自抗扰控制,三种控制方法的动态性能、稳态精度和抗扰能力。实验表明带摩擦力矩补偿的自抗扰控制性能优于其他两种方法。