光电跟踪系统在运行中受到摩擦力矩的影响导致在跟踪过程中产生抖动以及爬坡等现象，严重影响跟踪精度。为提升跟踪精度，结合Stribeck摩擦力矩提出一种最小二乘法与粒子群算法（PSO）结合辨识的方法，建立摩擦模型并使用扰动分离自抗扰（DSADRC）算法进行补偿。首先对转台系统进行建模，分析摩擦对系统的扰动；其次根据Stribeck摩擦模型的特点通过恒转速—力矩实验测得数据，使用最小二乘法与粒子群算法对力矩数据进行辨识，建立起Stribeck模型并将模型等效进系统中；最后使用扰动分离自抗扰控制算法对摩擦模型进行补偿。实验结果表明：最小二乘法与粒子群算法相结合辨识得到的摩擦模型与实测数据之间的平均误差为3.4%，扰动分离自抗扰在单边最大速度误差方面相较于PID控制与经典自抗扰控制分别下降了77.72%和58.78%，在摩擦力矩抑制方面与PID控制和经典自抗扰控制相比分别提升了73.59%和60.59%。

为了满足2.5 m大视场望远镜的跟踪要求，提出了望远镜主轴伺服三闭环控制设计方法。在整定好的电流环输入端注入正弦信号，扫频测试主轴伺服速度环的开环频率特性。根据谐振频率设计结构滤波器抑制机械谐振，从而达到更高的闭环带宽。最后，依据辨识得到的控制模型，设计速度环线性自抗扰控制器和位置环比例控制器。速度环基于线性扩张状态观测器估计扰动并补偿其影响，可以达到更高的低速跟踪精度。为解决快速搜索问题，根据设备允许的最大速度、加速度，基于离散最速跟踪微分器安排过渡过程。实验结果表明：线性自抗扰控制相比PI控制，2.5 m大视场望远镜进行1.24°视场角快速步进搜索的时间由1.6 s降低为1.0 s；以速度为2 （°）/s，加速度为1 （°）/s²作为等效正弦引导的误差均方根值由1.08″降低为0.60″；低速跟踪斜率为0.000 1 （°）/s的位置斜坡曲线时，位置跟踪稳态误差均方根值由0.015 8″降低为0.010 6″。线性自抗扰控制能够满足大视场角天文望远镜高效率快速搜索和低速精密跟踪的要求。

针对永磁直线同步电动机（PMLSM）存在电流耦合以及在运行过程中易受参数变化的影响使系统鲁棒性降低，本文设计了一种基于滑模自抗扰的电流偏差解耦控制（SADRC-CDDC）方法。从参考电流与实际电流作差处引入两轴交叉耦合支路，建立含耦合项的电流控制方程，计算出耦合量并对系统进行补偿，设计电流偏差解耦控制器（CDDC），用于削弱d、q轴电流耦合量的影响。但是当电感参数发生变化时，并不能实现解耦，为此利用滑模自抗扰控制器（SADRC）解决参数变化对系统造成的扰动，并对系统进行补偿，进而实现近似完全解耦。从理论上分析证明该控制器的渐近稳定性，提高了系统的鲁棒性。通过系统实验，验证所设计的SADRC-CDDC方案的有效性，与CDDC相比，SADRC-CDDC在受到电流耦合、参数变化时，d轴电流最大振荡幅度减小了34.88%~54.76%，q轴电流最大振荡幅度减小了47.83%~71.43%，具有更强的鲁棒性。

针对当前光电稳定平台伺服系统中扰动抑制能力不足的问题，提出一种扰动分离自抗扰控制（DSADRC）算法。扰动分离自抗扰控制充分利用工程实际中可获取到的部分已知的光电稳定平台模型信息及经典控制中的控制器信息，并将其加入到自抗扰控制的设计中。该算法通过减少光电稳定平台系统中的总扰动量，增加系统的扰动观测精度及扰动抑制能力。同时，通过算法设计实现了经典控制器的复用，减少了设计工作量。仿真实验结果表明：在控制器相同、扰动条件相同的情况下，扰动分离自抗扰控制阶跃响应调节时间减少58.8%，上升时间减少26.5%，且无超调量；在1V2Hz等效扰动下，系统稳态精度提高51.5%，系统性能提升效果明显。在实物验证实验中，对于不同频率的等效扰动，相比PID控制，扰动分离自抗扰控制稳态精度提升50%以上，有效地提高了光电稳定平台的稳态精度。

为实现精密气浮转台低速精确控制，提高转台定位精度和动态响应性能，提出一种变带宽线性自抗扰控制算法。首先，根据转台及驱动电机的数学模型，建立包含扰动项的控制系统模型。接着，构造线性扩张状态观测器，分析初值误差对观测精度的影响，提出一种观测器带宽调节方法以提升观测精度。然后，根据控制器带宽设计思想，设计加入扰动补偿后的控制律。最后，在精密气浮转台实验平台中对变带宽线性自抗扰控制性能进行了实验验证。结果表明：低速工况下，跟踪误差不大于0.000 8°；位置阶跃响应中，角定位误差不大于0.000 7°，与传统线性自抗扰控制相比，超调量由0.001 7°下降到0.001 4°；在转动惯量和电机电感参数单一失配的情况下，转台仍能保持高定位精度。满足精密气浮转台定位精度高、速度平稳性好、抗扰性强的要求。