机载光电稳定平台由于能通过图像探测设备实现对机动目标自动跟踪，近年来，被广泛地应用于军事领域和公安、消防以及环境监控等民用领域。由于机载光电稳定平台装载在飞机上，载机的姿态变化、振动、飞行中的风阻力矩都会造成视轴指向不稳定，从而对机载光电稳定平台的目标跟踪产生影响。为了克服这些影响，使机载光电稳定平台能够进一步提高稳定精度和跟踪精度，本论文根据我所在机载光电稳定平台研究工作中涉及到的影响成像质量的三项关键技术作了深入的分析，提出了解决方案，并进行了仿真和试验验证。首先，针对传统经典PID控制方法控制效率低和性能指标不理想而影响成像质量的问题，本文采用现代控制理论方法对系统中的一些关键状态变量进行建模，采用增广状态方程进行状态反馈控制，对经典和现代控制闭环速率反馈曲线进行分析。并进行了由状态观测器和增广状态反馈控制组成的新控制方法与经典PID控制方法的对比验证试验，试验结果表明新控制方法比经典PID控制方法下的稳定精度有提高，提高范围为38.60%至57.28%。其次，由于陀螺是机载光电稳定平台控制系统的关键元件，而目前光纤陀螺存在体积大、成本高、供货渠道不稳定等缺点，在我所实际工作中广泛应用的是压电陀螺。但压电陀螺本身也存在着游走噪声大，信号噪声水平和带宽受加速度信号影响等缺点。因此本文选用高精度线性加速度计消除压电陀螺噪声水平和带宽的影响，再采用卡尔曼滤波技术对压电陀螺进行滤波处理。滤波结果表明在保持陀螺带宽（最小的相位延迟）的前提下，依靠高精度线性加速度计能够充分消除原始陀螺信号中的白噪声。使压电陀螺的噪声水平由原来的0.005°/s/HZ降低到0.00125°/s/HZ，使高频相位延迟较二阶巴特沃思滤波器提前了43度，提高了压电陀螺数据采集的精度。再次，机载光电稳定平台通常在大视场下搜索目标，当发现目标后，变焦为小视场对目标进行跟踪。而在变焦距和捕获目标的过程中，由于飞机姿态扰动和风阻等原因会使目标偏离视场，对跟踪和成像造成影响。因此本文采用自适应卡尔曼滤波方法对引导目标的GPS位置信息进行滤波处理，利用齐次坐标转换法推导出机载光电稳定平台目标引导角计算的数学模型和测量方程，依据蒙特卡罗法的思想，在MATLAB中对引导目标GPS位置坐标的输入精度和自主引导角的计算精度进行了分析。结果表明经过自适应卡尔曼滤波处理后，引导目标的纬度输入精度提高了47.62%，经度输入精度提高了47.36%，海拔高度输入精度提高了52.38%。同时利用蒙特卡罗误差统计方法进行了仿真试验，可以得出，滤波后的自主引导俯仰角计算精度提高了44.19%；而引导方位角计算精度提高了37.82%，总引导角精度提高了40.38%，证明这种自主引导方法能有效提高跟踪能力和精度。本文依据实际工作中涉及到的影响机载光电稳定平台成像质量的具体问题，分别采用由状态观测器和增广状态反馈控制组成的新控制方法提高了机载光电稳定平台的稳定精度，采用加装线性加速度计后进行卡尔曼滤波的方法提高了压电陀螺采集数据的精度，采用基于自适应卡尔曼滤波的自主引导方法提高了机载光电稳定平台的跟踪能力和精度。通过本文的研究，为今后机载光电稳定平台的进一步发展和深入研究打下了坚实的基础。