航空光电稳定平台广泛应用于侦察、跟踪、目标定位等领域。对于几十甚至上百公里的超远距离侦察,平台的视轴必须足够稳定才能得到清晰的图像并实现跟踪。受限于电机本体的不完美、机械谐振、传感器噪声等硬件问题及系统受到质量不平衡、机体振动、大气湍流等实时扰动的影响,平台视轴难以稳定准确的指向目标。目前国内仅依靠框架系统在2°/2Hz摇摆条件下能达到的最高视轴稳定精度为25μrad左右,在飞机大机动强扰动条件下难以满足超远距离成像跟踪的需求。为了弥补框架系统带宽低、抗扰能力差的缺陷,需要在框架一级稳定的前提下引入二级稳定系统补偿一级稳定之后的残差。框架一级稳定系统的控制精度受多种因素制约,必须从结构设计、硬件设计和高效算法三个方面对伺服系统进行多方面的考量和优化,以使得经由一级稳定之后的残差在二级稳定的补偿范围之内。为了减小平台的体积和重量同时保证电机的输出力矩足够大,本文采用功率密度更大的永磁同步电机作为框架的直驱电机。然而相对于直流力矩电机,永磁同步电机存在齿槽力矩扰动、驱动器存在“死区效应”等缺点,使得其控制难度较大,特别是对于低速伺服工况下的航空光电稳定平台。用于调整光路的快速反射镜(FSM)被广泛用于远距离光电侦察平台中作为二级稳定系统。由柔性铰链支撑的快速反射镜普遍存在机械谐振问题,机械谐振严重限制了快速反射镜系统的闭环带宽,并且可能造成系统的抖振甚至不稳定。由于一级稳定的带宽及抗扰能力有限,机体振动的中高频部分将传递到快速反射镜系统中,使得快速反射镜系统难以保持高稳定精度,必须针对系统具体特性设计高性能的控制策略。基于以上的课题背景,本文做了具体的分析以及算法研究,主要工作为:1.介绍了框架系统的基础理论背景。针对永磁同步电机的齿槽效应,设计了空间域的离线迭代学习控制器(ILC)对其进行抑制。对于任意时刻运动的电机,根据其机械角位置通过线性插值法估计出当前的齿槽力矩大小并前馈进行补偿。针对传统滑模控制器(SMC)存在的强抖振问题,设计了一种基于新型趋近律的滑模控制器,并与PI控制、传统滑模控制作了速度跟踪实验对比,证明了其为一种更有效的控制方法。针对框架系统所受到的各种实时扰动,设计了扩张状态观测器(ESO)对外扰进行补偿抑制。2.为验证针对于框架系统所提出的离线ILC+新型SMC+ESO复合控制方案的有效性,设计了离线ILC+PI+扰动观测器(DOB)的对比控制方案,并设计了匀速、正弦波、三角波速度跟踪实验,证明了所提出的控制方案的优越性。3.介绍了音圈电机驱动的快速反射镜的基本组成原理,推导了其数学模型,并通过扫频法获得了其实际频率响应。根据数学模型采用二阶振荡环节对实际模型进行了拟合得到其名义模型。针对快速反射镜系统普遍存在的“谐振”问题,采用“速度反馈法”进行抑制。详细分析了“速度反馈法”中的微分器类型对于构成的新系统的影响,为后续研究指明了方向。从理论分析及实际系统实验理清了反馈系数对于新系统噪声引入及闭环带宽的影响,确定了反馈系数的整定方法。对于经由机械减振器及一级稳定之后的扰动残差,本文设计了快反系统的自适应鲁棒控制器对外扰进行抑制,并在振动台上通过对比实验证明了其优越性。为提高快反系统的响应速度,设计了零相差控制器,并通过系统的闭环扫频和阶跃响应证明零相差控制器很大程度上提高了系统的带宽和响应速度。4.在摇摆台和振动台进行了光电稳定平台的稳定性实验,对框架系统采用不同控制策略时稳定效果进行了比较,证明了本文提出的复合控制方案的优越性,在2°/2Hz的摇摆实验中,系统的框架稳定精度达到了23.6μrad。比较了快速反射镜加入前后系统的稳定精度。并通过实际的平行光管实验和分辨率板成像实验展示了最终的稳定效果。