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%。

2.5 m大视场高分辨率望远镜消光筒会接收来自主焦点处的热辐射，加热镜筒内空气，产生随机湍流，降低视宁度，影响望远镜成像质量。为解决这一问题，满足2.5 m望远镜温控指标要求，设计Smith自抗扰控制器(ADRC-Smith)，利用自抗扰控制结合Smith预估算法实现对消光筒壁面温度的精确控制。首先，建立消光筒温控系统模型，给出ADRC-Smith控制器的结构和调参方法；其次，对消光筒温控系统进行仿真，分析控制器的可行性；最后，搭建消光筒温控系统，实验验证控制器的实用性。实验结果表明，ADRC-Smith控制器可以将消光筒壁面温度控制在环境温度2 ℃内，对应的响应时间和稳定时间分别约为59 s和173 s，跟随误差约为0.14 ℃。研究表明，ADRC-Smith控制器可以提高2.5 m大视场高分辨率望远镜消光筒温控系统的性能。

随着光电检测技术的发展，红外气体检测技术在诸多领域有着广泛的应用。温度对于气体浓度及同位素丰度检测有着重要影响，采用比例-积分-微分（PID）控制算法的传统温度控制系统存在超调、响应时间慢和精度低的缺点。针对上述问题，首先使用COMSOL软件进行有限元分析，确定加热结构；然后以STM32单片机作为主控器件，通过16位AD芯片LTC1864进行实时温度数据采集；最后采用线性自抗扰算法（LADRC）算法调节PWM波，实现控制半导体制冷器（TEC）对系统温度的高精度实时动态调节。在19.8 ℃的环境温度下，进行目标温度为32 ℃的温控实验。结果表明，采用LADRC算法的温度控制系统在稳定工作时，温度波动标准差为0.0357 ℃，相比于采用PID算法的温度控制系统，具有无超调、响应时间快和高精度的优点。

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。

为提高光电跟踪控制系统的跟踪速度和稳态精度，本文对光电跟踪伺服系统的控制方法进行了研究。首先，为了满足系统功能和性能指标要求，对伺服转台进行了结构设计。然后，设计自抗扰控制算法，得到了跟踪微分器、线性扩张状态观测器及状态误差反馈控制律。接着，在Matlab/Simulink中建立了基于自抗扰算法的跟踪伺服系统模型，位置环和速度环采取了二阶自抗扰控制策略，电流环采取了PI控制策略。仿真分析结果表明，定位跟踪时可实现无超调，并具有最快的响应速度，突加扰动时，动态降落最大值为3%，正弦跟踪误差小于0.02°。仿真结果验证了基于自抗扰控制算法的光电跟踪控制系统，在快速响应、稳态精度和抗扰性能等方面均具有较好的控制效果。