月球车跟踪装置是一种位于着陆器上,借助于视觉伺服控制来实现对月球车跟踪及导航的装置。装置的跟踪精度主要取决于伺服控制系统的控制品质。本文以“985”二期工程“月球车视觉导航实验装置”这一项目为背景,对该装置的伺服控制进行了设计与仿真,主要内容有如下几个方面。首先根据系统的性能指标要求,在分析了系统的稳态和动态性能的基础上,确定了系统的控制方案,建立伺服控制系统各环节的数学模型,对视觉平台的控制方程进行了简化处理,消除了方位轴和俯仰轴之间的力矩耦合,得到了相互独立的方位轴和俯仰轴的控制方程。然后对方位轴和俯仰轴分别进行了控制系统的设计工作。位置控制器采用经典可靠的数字PID控制方法,利用稳态边界法实现了PID参数的整定,并基于Matlab/Simulink进行了控制系统的仿真,对仿真结果进行了分析。最后建立了低速跟踪情况下的摩擦模型,并用微分前馈的方法实现摩擦补偿,消除摩擦对跟踪精度的影响,提高了跟踪精度。仿真结果表明引入微分前馈后,对月球车的跟踪精度有了很大的提高,从而验证了这一方法的可行性。