机载光电吊舱在最近几十年里得到不断发展,已成为军事领域中不可或缺的技术装备,在交通、电力、林业、警用、救灾多种民用领域也发挥着不可替代的作用。吊舱是集成电机、机械、电子、通讯、光学、控制多学科为一体的精密设备,其内部利用陀螺仪敏感载体的扰动,反馈吊舱载体姿态变化给控制器并进行处理,通过控制电机运动以保持载荷在惯性空间的稳定,实现吊舱设备对目标物体的实时侦察,搜索,追踪功能。针对机载光电吊舱工作时由于受到载机姿态变化、风力冲击、机械摩擦、质量不均衡等多种因素的干扰而导致其稳定性变差的问题,本文以机载光电吊舱控制系统为研究对象,通过对其稳定机理的分析,推导出光电载荷的角速度补偿方程,并建立了吊舱的数学模型。采用基于遗传算法(GA)的Fuzzy-PID控制方法,提高了吊舱的稳定性。MATLAB仿真结果表明,与常规PID、Fuzzy-PID方法对比,采用GA优化后的Fuzzy-PID控制效果更加理想,使得吊舱具备更强的鲁棒性,从而满足吊舱控制技术要求。在此基础上设计吊舱的控制方案,采用DSP+ARM双CPU为光电吊舱的控制器,与直流电机、测角器、陀螺仪和功率驱动器等器件共同构成吊舱控制系统。DSP控制器主要执行位置、速度闭环回路控制算法与采集各传感器测量的信息,ARM控制器接收和转发上位机发送的串口协议数据,辅助DSP控制器和光电载荷完成指定工作。接着设计吊舱的DSP控制板、ARM通讯板、陀螺仪模块、驱动模块、串口通信等硬件电路。根据吊舱的功能需求,采用模块化思路分别对DSP伺服控制程序、ARM串口通信程序进行设计。最后,根据性能指标对吊舱系统的硬件模块和控制功能的进行调试与测试,主要包括串口通讯,PWM信号产生,可见光、红外相机视频图像的采集,自检、手动、回零、陀螺校漂运动模式,相机模式切换及变焦调整等部分。实验结果显示吊舱各单元性能良好,各项数据符合设计指标,视轴稳定性较高,验证了基于DSP+ARM控制方案的可行性。