针对影响光电平台控制精度的载体速度扰动以及测量噪声等因素, 设计了扰动自抗扰以及滤波控制的两部分控制策略。首先, 通过分析光电平台伺服系统速度稳定环的数学模型中扰动作用原理, 等效各个扰动作用并提出扰动总和思想, 设计了基于降阶扩张状态观测器的自抗扰控制器。其次, 利用卡尔曼滤波器对系统中测量噪声进行了滤波处理, 降低了扩张状态观测器的估计误差。最后, 详细地进行了传统PI控制系统与文中设计的卡尔曼自抗扰控制系统的对比实验。实验结果表明, 在设计带宽相同的情况下, 卡尔曼自抗扰控制系统相比PI控制系统的阶跃响应稳定时间减小32.53%, 超调幅值减小72.73%; 当使用摇摆台引入幅值为1°频率、在2.5 Hz以内的正弦扰动时, 卡尔曼自抗扰控制系统较PI控制系统的扰动隔离度提升了54.67%以上; 在系统模型参数改变±15%范围内, 卡尔曼自抗扰控制系统仍具有优异的扰动隔离性能, 表现出较强鲁棒性, 满足光电平台视轴稳定的性能要求, 对提升视轴稳定精度有较高实用价值。

为了提高航空光电稳定平台的扰动隔离度，在传统平台的电流反馈、速度反馈、位置反馈的基础上增加了高增益加速度反馈，并利用伪微分反馈的控制技术设计出新的控制器来代替传统的速度反馈的PI控制器。实验结果表明，在模拟转台以1°、0~2.5 Hz的正弦干扰下，相对于传统的航空光电稳定平台，基于伪微分和加速度反馈控制的光电稳定平台的阶跃响应超调量减小了约7.8%，扰动隔离度提高了约8.7 dB; 相对于基于PI控制器和加速度反馈控制的航空光电稳定平台，基于伪微分和加速度反馈控制的光电稳定平台的阶跃响应超调量减小了约2.6%，且平台的过渡过程加快。该控制系统能够有效地抑制扰动力矩的影响，具有较好的通用性和实用性。

讨论了旋翼直升机高频振动时产生的质量不平衡力矩对航空光电稳定平台性能的影响。基于传统光电稳定平台电流反馈、速度反馈、位置反馈的三闭环控制系统提出了一种基于系统模型的质量不平衡力矩前馈补偿方法。该方法通过标定平台质量偏心, 利用加速度传感器获取平台加速度信号来对平台的质量不平衡力矩进行前馈补偿, 实现对平台质量不平衡力矩的抑制, 提高光电稳定平台的扰动抑制能力。实验结果表明: 相对于传统三闭环控制系统, 引入前馈补偿后系统的扰动隔离度至少提高了6.4 dB; 相对于利用扰动观测器对质量不平衡力矩进行补偿的传统补偿方案, 引入前馈补偿的光电稳定平台系统不仅在低频段补偿效果提升约12.9 dB, 而且克服了扰动观测器在高频时不能补偿质量不平衡力矩带来的影响, 使平台在全频段的扰动隔离度都大幅提高, 视轴能更好地稳定在惯性空间内, 具有较高的实用性和使用价值。

为了提高空间光通信PAT系统的扰动抑制能力，提出了一种基于扰动观测器的控制方法。该方法首先对PAT系统进行分析，得到简化的控制模型，然后利用扰动观测器从电机转动位置和光斑位置中观测出扰动，最后将扰动等效补偿量加入到电流环前的综合点。精跟踪系统的仿真实验结果表明：相比常规的PD控制器，加入扰动观测器使扰动隔离度在电机电流饱和前的几乎所有频率处都得到了提升，最优情况可达到28.2 dB；同时，该方法具有很强的鲁棒性，在系统物理参数变化15%时扰动隔离度依然比没有使用扰动观测器时提高了至少1倍。所述的控制方法显著提高了PAT系统的抗扰动性能，对大范围与高动态的精密光电跟踪系统有一定的参考价值。

在推导出光电跟踪仪扰动隔离度计算公式的基础上, 给出了2种测试扰动隔离度的方法: 基于模拟环境测试方案和载体平台测试方案。通过分析2种测试方案的试验数据, 分别阐述了它们的优缺点和适用的场合, 并指出速度环的带宽是影响双环路控制模式下系统隔离扰动能力的关键因素, 最后提出了增加扰动隔离度的控制模式优化建议。

提出一种基于电流环的自抗扰控制新方法以进一步提高航空光电稳定平台的抗干扰能力。首先，利用电流环将硬件电路中复杂的电机模型简化为一阶模型，从而减小了由于参数过大噪声对扰动观测值的影响；然后，采用带宽单参数化的设计方法为简化后的一阶系统设计了扩张状态观测器及带扰动补偿的控制规律；最后，在飞行模拟转台中测试了自抗扰控制器对2.5 Hz以内任意频率扰动的抑制能力，并与目前航空光电稳定平台中常用的平方滞后超前校正方法进行了对比。实验结果表明：与传统的平方滞后超前控制器相比，采用自抗扰控制器后系统的扰动隔离度至少提高了6.56 dB；而且随着扰动频率大于0.5 Hz，自抗扰控制器的扰动抑制能力更为明显，扰动隔离度最多可提高12.03 dB。同时，自抗扰控制器具有很强的鲁棒性，允许被控对象参数在15%的范围内任意变化，可满足高精度航空光电稳定平台的性能要求，对提高航空光电稳定平台控制系统的抗扰动性能具有较高的实用价值。