随着精密跟踪技术的发展,光电跟踪系统的性能和稳定性越来越受到国内外学者的普遍关注。在许多领域都需要光电经纬仪长期工作在低速或超低速情况下,比如光电经纬仪在深空探测领域的应用。在这种情况下,就对光电跟踪系统的低速平稳度提出了更高的要求。经过研究分析可以得到,由于转台机械结构带来的摩擦扰动力矩、获取速度反馈信号的精度等因素,是影响光电跟踪系统的低速平稳度与低速跟踪精度的关键因素。本文首先探讨了目前光电跟踪系统通常所用的获取速度反馈信号的主要方法——通过光电编码器进行近似微分法来获取速度反馈信号,这种方法经过分析可知,由于系统在低速时会出现爬行现象,这导致光电编码器采集到的位置信号会出现跳跃,加上采样频率较大,用差分法来近似微分后,会放大爬行现象带来的误差。针对上述问题,本文提出了三种获取高精度速度反馈的方法,分别是基于Kalman滤波的速度估计法、速度观测器测速法和非线性微分器测速法。本文首先对这三种方法进行理论分析,然后通过仿真和实验验证其的有效性,并通过仿真结果对三种方法进行量化的比较,得出结论。其次,本文分析了非线性摩擦力矩对光电跟踪系统的影响,分别建立了静态摩擦模型和动态摩擦模型。通过分析可知,动态LuGre摩擦模型是最接近于实际转台摩擦力矩的模型。仿真分析动态LuGre摩擦模型中各参数对光电跟踪系统跟踪精度和稳定性的影响。然后针对加入摩擦模型的转台伺服控制系统,较传统PID补偿控制方法外,提出了新型的补偿控制方法——自适应模糊PID控制方法,最后通过仿真验证了自适应模糊PID对于补偿摩擦力矩带来的扰动有较好的效果。本文针对影响光电跟踪系统低速平稳性的两个主要因素分别进行了分析,通过仿真验证,分别提出了几种算法来解决这两种影响因素,并得到了良好的效果,为提高光电跟踪系统低速平稳性奠定了理论基础和实践参考。