机载光电稳定平台作为一种可搭载光电探测设备的装置,具备敌情侦察、目标定位与跟踪等功能,可实现平台和外部扰动的隔离,保证探测设备的成像精度,具有重要研究意义与应用价值。本文针对国内小型无人飞行器的光电载荷需求,研究并设计了一款机载光电稳定平台,实现对载体扰动的隔离和对目标的稳定跟踪。本文主要完成的内容如下:首先,根据稳定平台的功能需求与性能指标设计了伺服系统总体方案,对主要元器件完成了选型及建模,并对平台的稳定机理和主要扰动因素进行了分析。然后,针对MEMS陀螺信号漂移和噪声对视轴稳定的影响,基于Allan方差法对陀螺进行了噪声源分析,分离和辨识了MEMS陀螺的主要误差源系数。针对普通数字滤波的局限性,运用基于二阶自回归模型的卡尔曼滤波和改进的渐消自适应卡尔曼滤波对陀螺信号进行滤波处理。实验表明,改进的卡尔曼滤波具备更好的滤波性能。为抑制MEMS陀螺的温度漂移现象,构建了陀螺的零漂-温度一阶模型进行温漂补偿。采用四元数法,实现了陀螺与加速度计的姿态融合解算。接着,针对平台的视轴稳定及跟踪控制,提出了基于非线性扰动观测器的反演动态滑模控制策略。利用非线性扰动观测器对系统未建模误差和外部扰动进行估计并补偿,提高了系统抗扰能力,并且减小了滑模的抖振;对补偿后的系统,利用反演控制将系统分为子系统,并引入动态面思想,利用一阶滤波计算虚拟控制量导数,避免了微分膨胀;设计了自适应律确定扰动观测器的误差上界,并将其作为滑模控制器的切换增益,进一步抑制滑模的抖振现象。仿真结果证明了该控制策略的有效性。接着,研制了光电稳定平台原理样机的控制系统,实现了对惯性器件、位姿管理板和伺服控制板的硬件电路设计,完成了软件的模块化编程,实现了陀螺姿态解算、电机控制算法以及各部分的通讯功能。最后,按系统控制功能分别测试了光电稳定平台伺服数引模式、陀螺稳定模式和图像跟踪模式的控制性能,验证了本文设计的光电稳定平台的有效性。