载体扰动会对光电成像系统的性能产生影响。分析载体扰动的特点及产生的原因，主要分析载体角运动对光电成像系统性能的影响。在此基础上从空间分辨率、人眼观察性能以及跟踪精度3个方面分析光电成像系统对视轴稳定精度的要求，指出对于探测器限制的光电成像系统，应将积分时间内载体的角扰动控制在探测器限制的空间分辨率内，或将像移控制在一个探测单元尺寸内，对于衍射限制的光电成像系统，应将积分时间内载体的角扰动控制在衍射限制的空间分辨率内，得出了视轴稳定精度必须在满足成像系统空间分辨率的基础上，根据实际功能需求进行确定的结论。最后通过实例验证了上述结果。

角扰动隔离是导引头的一个重要功能,通常用隔离度来评价导引头的扰动隔离性能。为了实现对导引头隔离度的快速测试,本文分析了导引头直接稳定和间接稳定的扰动隔离原理,建立了导引头的隔离度模型,最后通过分析导引头的稳定回路结构,提出了一种适用于导引头伺服系统调试阶段的,基于dSPACE半实物仿真系统的隔离度测试方法。该方法通过在稳定回路中施加干扰信号实现隔离度的快速测试,不需要使用飞行仿真转台模拟载体运动。与传统测试方法相比,具有系统组成简单、测试速度快的特点。采用该方法对某红外成像导引头稳定回路进行了隔离度测试,测试结果接近于传统测试方法的测试结果,其误差＜2 dB,表明使用该方法测量导引头或其他动载体光电平台的隔离度是可行的。

分析了导引头伺服系统的结构及其预置、稳定、搜索和跟踪等回路的功能。设计了基于双DSP 结构的导引头伺服系统控制器，以实现导引头的通信、扰动隔离以及目标跟踪等功能，介绍了其硬件与软件实现方法。分析了导引头伺服系统的扰动隔离与目标跟踪原理，并以方位轴稳定回路为例，提出了基于dSPACE 半实物仿真系统的数字控制器设计方法。扰动隔离仿真与目标跟踪试验结果表明：所设计的导引头数字控制系统具有较高精度，基本满足导引头的扰动隔离与目标跟踪功能。

针对弹体耦合干扰力矩、摩擦力矩及参数扰动对导引头伺服系统跟踪性能的影响,基于输出多采样和区域极点配置技术,研究了导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制,给出了确定控制器参数的方法。所设计的控制器能保证闭环系统是有界稳定的,且无需利用系统的状态作为反馈而仅利用输出采样来设计控制器,因而无须伺服机构中安装测速单元,有效节省了机构的体积和重量,有较强的实用性且易于实现。仿真结果表明,所设计的控制器对弹体耦合干扰力矩及系统参数扰动有较强的鲁棒性,且具有较高的跟踪精度,因而在导引头伺服系统这类对体积和质量有严格限制的伺服系统中具有较好的应用前景。

针对外部扰动对光电跟踪伺服系统精度的影响,对稳定回路提出了一种两自由度内模控制,将控制器的设计转化为标准的H∞优化问题,使得系统对模型误差及参数摄动具有较强的鲁棒性.采用jump变换、提升操作等采样控制系统的理论与方法来优化设计相应的鲁棒控制器,综合考虑了系统的多采样率行为及采样点间的动态特性.仿真结果表明,相比于传统的鲁棒控制器设计方法,所设计的多采样率控制器的鲁棒性能指标为1.413 5,能够更真实地反映光电跟踪伺服系统的多采样率特性对系统鲁棒性能的影响,且具有较高的指令跟踪精度及较强的扰动抑制性能.本文的研究为高精度光电跟踪伺服控制系统的设计提供了新方法.