伺服系统是导引头的关键组成部分之一，其性能好坏在很大程度上影响着导引头的工作性能，高性能的伺服系统可以确保导引头具有良好的跟踪速度、跟踪精度和扰动抑制能力，使导引头可以有效地识别目标、跟踪目标，对提高导引头整体性能具有重要的意义。伺服系统也是研制导引头的关键技术之一，提高伺服系统的精度可以从提高伺服机构精度和优化控制算法两方面进行，由于后者存在明显优势，本文针对红外成像导引头伺服系统控制回路控制算法进行深入研究。　　本文首先阐述了导引头伺服系统的应用背景和国内外的发展状况。对伺服机构的工作原理进行分析，建立运动学和动力学方程，分析了伺服机构的运动机理，为伺服系统性能分析做出理论铺垫。分析了伺服系统中基本器件的工作原理，建立数学模型并分析相应性能。　　归纳伺服控制系统硬件组成，分析并用框图表示回路与各器件的关系。根据运动学关系和基本器件模型，分别建立了内、外框架各工作模式下的回路模型。着重分析了跟踪回路、搜索回路的基本特点和性能要求，为控制器的设计提供理论依据。　　针对速率稳定回路对伺服系统的重要性以及扰动力矩对速率稳定回路的影响，设计出扰动补偿器，有效地补偿掉扰动力矩对系统的扰动，提高回路性能。在角位置回路控制中，采用控制器切换法，针对在不同偏差角下控制回路对动态特性和静态特性的要求和偏重不同，分别设计控制器。利用状态观测器技术，优化系统的内部动态特性，使得系统设计简便，状态观测器还起到滤波作用，使得陀螺噪声对速率环的影响降低。使用基于状态空间法设计控制器，改善系统动态调节特性，为实际应用中控制器设计方法的选取提供了较大的选择范围。　　最后针对十六所某在研产品进行了实验设计和验证，证明了本文研究内容的正确性，实验验证表明本论文所做工作具有一定的工程应用价值。