光电跟踪系统在运行中受到摩擦力矩的影响导致在跟踪过程中产生抖动以及爬坡等现象，严重影响跟踪精度。为提升跟踪精度，结合Stribeck摩擦力矩提出一种最小二乘法与粒子群算法（PSO）结合辨识的方法，建立摩擦模型并使用扰动分离自抗扰（DSADRC）算法进行补偿。首先对转台系统进行建模，分析摩擦对系统的扰动；其次根据Stribeck摩擦模型的特点通过恒转速—力矩实验测得数据，使用最小二乘法与粒子群算法对力矩数据进行辨识，建立起Stribeck模型并将模型等效进系统中；最后使用扰动分离自抗扰控制算法对摩擦模型进行补偿。实验结果表明：最小二乘法与粒子群算法相结合辨识得到的摩擦模型与实测数据之间的平均误差为3.4%，扰动分离自抗扰在单边最大速度误差方面相较于PID控制与经典自抗扰控制分别下降了77.72%和58.78%，在摩擦力矩抑制方面与PID控制和经典自抗扰控制相比分别提升了73.59%和60.59%。

为满足某型光束指向装置高分辨率、空间紧凑和低成本的需求，结合其负载小、转速低的实际应用特点，设计了一种偏置型扭轮摩擦传动机构。该机构的变传动比特性通过改变主动轮与从动轮的扭角实现，为优选扭角设计区间，研究了扭角对机构位移特性的影响。在分析偏置型扭轮摩擦传动机构运动学特性及扭轮接触区受力、变形情况的基础上，建立了偏置型扭轮摩擦传动的刚柔耦合动力学模型，通过物理样机试验和多体动力学仿真分析，开展了扭角对输出角速度稳定性和角位移分辨率的影响。结果表明：扭角越大，机构输出角速度的波动范围也较大，传动越不平稳。设计的传动机构在扭角不大于80°时能实现平稳传动，且在大扭角条件下，机构能实现0.005˚（18″）的低速微步进运动，输出分辨率优于单级圆柱齿轮传动。上述分析为偏置型扭轮摩擦传动机构在光束指向装置传动系统中的应用提供了一种新的思路。

在侦查探测、激光通讯等领域，光电跟踪系统的闭环精度是其重要技术指标之一。为了提高闭环精度，一般可使用图像稳定技术，惯性稳定技术或整体自稳定技术。惯性稳定技术因其良好的稳定效果，已在光电跟踪系统中得到广泛应用。采用对比分析的方法对光电跟踪系统中的机架惯性稳定、反射镜惯性稳定以及惯性基准光稳定技术进行了原理分析，优势比较以及发展展望，总结出多种惯性稳定技术交叉使用的复合轴惯性稳定仍是未来一段时间的发展趋势。

为提高光电跟踪控制系统的跟踪速度和稳态精度，本文对光电跟踪伺服系统的控制方法进行了研究。首先，为了满足系统功能和性能指标要求，对伺服转台进行了结构设计。然后，设计自抗扰控制算法，得到了跟踪微分器、线性扩张状态观测器及状态误差反馈控制律。接着，在Matlab/Simulink中建立了基于自抗扰算法的跟踪伺服系统模型，位置环和速度环采取了二阶自抗扰控制策略，电流环采取了PI控制策略。仿真分析结果表明，定位跟踪时可实现无超调，并具有最快的响应速度，突加扰动时，动态降落最大值为3%，正弦跟踪误差小于0.02°。仿真结果验证了基于自抗扰控制算法的光电跟踪控制系统，在快速响应、稳态精度和抗扰性能等方面均具有较好的控制效果。