机载光电载荷广泛应用于城市监控、野外搜救、电力巡线、灾害预警等领域,其视轴指向控制精度影响着载荷的成像质量,是关键技术之一。飞行成像过程中,系统内部的摩擦、质量不平衡转矩等内源扰动以及载机的姿态变化、空气动力、振动等外源扰动严重影响着视轴指向控制精度。研究视轴指向控制对提升成像质量具有十分重要的意义。为实现在复杂多源扰动下提高机载光电载荷视轴指向控制精度的目的,本文基于终端滑模控制的手段,开展以下几方面研究:(1)对机载光电载荷视轴指向控制进行分析及建模。介绍机载光电载荷视轴指向控制的要求及系统组成,建立数学模型。分析影响机载光电载荷视轴指向控制精度的主要因素,为控制器设计奠定基础。(2)研究驱动机载光电载荷机械框架的永磁同步电机控制。基于磁场定向控制技术实现永磁同步电机的驱动。针对永磁同步电机参数摄动及外界扰动等问题,设计终端滑模控制与非线性干扰观测器相结合的电机控制方法。(3)针对机械框架的角速度闭环,考虑传统终端滑模控制方法在趋近速度方面的缺陷,改进趋近律设计,在提升系统收敛速度的同时,削弱终端滑模控制引起的抖振。设计高阶终端滑模观测器进一步提升系统的抗扰性能。(4)为进一步提升视轴指向的控制精度,研究快速反射镜的控制方法。采用压电陶瓷驱动快速反射镜作为实现二级稳定的执行器。针对压电陶瓷执行器的迟滞非线性特性,基于Bouc-Wen模型对其进行拟合并基于蝙蝠搜索优化算法对模型参数进行辨识。结合这一模型,提出高阶终端滑模迟滞观测器实现对迟滞非线性特性的观测和补偿。在此基础上,在外环控制回路设计新型有限时间收敛终端滑模控制器,以期实现更好的响应特性。论文从电机的电流环到框架的速度环再到二级稳定元件的控制,较完整地面向机载光电载荷视轴指向问题提出终端滑模控制器设计方法。进行较完整的理论分析和证明,通过仿真和实验对控制器进行验证。与传统方法相比,新的控制方法在复杂多源非线性扰动下实现了更好的控制性能。