服务于现代天文望远镜的导行系统通常会受到大气和风载等干扰而引起导行信标重心位置计算不准确。为了有效解决这种问题，本文提出将具备亚像元和实时性的灰度投影算法嵌套到导行系统的重心算法中，从而在几乎不失时间分辨率的前提下减小一个导行闭环周期内的重心误差，达到提高导行系统性能的目的。首先，分析了高实时小偏差的导行信标重心计算是实现高性能导行系统的重要前提，并指出灰度投影算法在其中所起的重要作用。其次，分析了灰度投影算法能够与重心算法结合提高导行系统性能的原因，并针对传统灰度投影算法进行速度和分辨率的改进，以实现使用亚像元实时灰度投影算法与重心算法结合提高导行系统性能的目的。最后，将所提出的结合亚像元实时灰度投影算法的导行系统在400 mm 口径望远镜上进行了测试，测试结果表明，本文所提出的方法能够在几乎不失时间分辨率的前提下较好地抑制风载的干扰，从而达到了提高导行系统性能的目的。

太阳强热辐射导致太阳望远镜光机系统热形变，引发较明显的时变焦点位置漂移。离焦像差影响高分辨观测，降低观测图像的空间分辨率，因此需要探测并补偿望远镜的离焦像差。由于大气湍流的影响，一般的基于图像处理的焦点探测方法不能有效地运用于地基太阳望远镜。而天文望远镜常用的基于Shack-Hartman波前探测的方法，在观测太阳边缘和低对比度的太阳米粒结构时无法工作。因此，提出一种基于图像能谱分析的焦点探测方法，该方法以图像能谱比的低频分量平均值作为焦点探测评价函数，能够消除目标信息的影响和平滑大气湍流的影响。实验证明，该方法的探测精度和探测时间分辨率能满足地基太阳望远镜不同观测目标的高分辨观测的需要。

作为1 m太阳望远镜(NVST)导行系统的重要组成部分，导行镜的成像稳定性至关重要。环境温度载荷造成的镜体变形会造成热离焦从而影响导行镜的成像质量。采用有限元方法分析NVST导行镜在-5 ℃、20 ℃和35 ℃等不同环境温度状态下的温度分布，并计算了温度变化产生的轴向结构变形,即最大离焦量为6.45 μm。计算结果表明：主镜到靶面的距离变化最大值常温下为7.14 μm远小于系统焦深(±35 μm)， 达到了对NVST导行镜无热化结构设计的目的。

针对1 m太阳望远镜主光学系统光轴与其光电导行系统光轴在望远镜跟踪过程中的相对变化对光电导行跟踪精度的影响，从望远镜的光机电系统结构出发，分析了光电导行闭环跟踪时光轴变化引入的跟踪误差变化规律，提出了光轴变化的检测方法。经过实测表明，光轴的最大相对变化是46″，且变化只与望远镜指向的高度角有关，与望远镜指向的方位角无关，结构重力变形是引起光轴变化的主要因素。在光电导行系统中引入光轴变化的软件修正模型来改善光轴变化引起的光电导行闭环长期跟踪误差。

讨论了由大气湍流造成的望远镜导行误差，这一误差将给望远镜光电导行的精度带来较大影响。其中使用单点源目标的导行精度受限于大气相干长度和大气相干时间，而多点源目标及面源的导行精度还与湍流随高度的变化有关。通过分析和仿真（数值模拟）结果表明，现代天文观测必须考虑大气湍流对光电导行精度的影响。通过延长曝光时间可以有效降低湍流大气的影响，同时也降低了光电导行的反馈控制频率。当导行信标为多星或面源则可在一定程度上降低高层大气湍流带来的光电导行误差，从而可以适度减少光电导行曝光时间，提高其反馈控制频率。

位于云南抚仙湖的一米太阳望远镜, 由于其特殊的光机结构和开放式观测模式, 位置控制伺服性能受风的影响较大, 这要求望远镜伺服驱动系统应有较好的抗干扰能力。本文首先从一米太阳望远镜的光机特性以及结构出发, 介绍了该望远镜伺服系统的数学模型及其数值模拟, 重点分析了伺服系统中的速度控制器和位置控制器对风载干扰的改善能力。在保证系统稳定性的前提下, 通过提高系统增益来加大伺服系统的刚度, 可以满足一米太阳望远镜在四级风下正常工作的要求。最后给出该望远镜在实际风载情况下伺服系统的性能和短期跟踪精度的实验结果, 该结果表明望远镜伺服系统能满足科学目标及终端仪器对望远镜跟踪精度的要求。