本文的研究背景为某光电跟踪项目,该项目拟采用复合轴控制系统。在实验室同事的前期研究过程中,发现复合轴控制系统中总是存在各种形式的外部扰动问题,以及非线性问题,对系统的跟踪性能产生了不利的影响。因此,本文的核心就集中在对付外干扰及系统非线性问题方面。本文研究的重点集中在复合轴伺服控制系统的结构分析、粗跟踪系统灵敏度分析以及最优控制几个方面。主要研究内容有以下几点。第一,分析复合轴控制系统特性,熟悉粗、精跟踪系统的工作原理及性能指标要求,通过改变粗、精跟踪系统带宽比的方法,来观察系统对不同频率跟踪误差的压制效果;第二,对粗跟踪系统主正弦干扰进行灵敏度分析,建立粗跟踪系统数学模型并设计校正网络改善系统特性,从而进一步压制外干扰,并进行仿真验证,同时,尝试对校正网络关键参数进行调整,观察系统仿真结果的变化并简要分析;第三,探索应用现代控制策略中的状态反馈最优化理论来提高系统跟踪精度,仿真研究发现,最优化方法可以在复合轴粗、精系统带宽比不变的情况下,对系统的非线性因素以及系统延迟有较好的控制效果,降低了齿隙非线性因素以及系统延迟对粗、精联合跟踪精度的影响。本文灵敏度分析部分是理论加仿真验证,结论一致;最优控制方面,由于分析过程过于复杂,本文结论皆来自于仿真分析。