提出一种基于扩张状态观测器并引入加速度补偿策略的控制器设计方案, 以实现快速步进/凝视成像机构对控制性能的高要求。首先, 阐述了扩张状态观测器理论, 对其特性进行了详细分析, 并设计了以成像机构为被控对象的三阶线性扩张状态观测器。通过将观测器置于速度内环反馈通道, 设计了基于扩张状态观测器的位置和速度双回路控制器。在此基础上, 利用观测器输出的加速度估计值, 提出加速度补偿策略, 并设计了补偿环节。实验结果表明, 与无加速度补偿环节相比, 引入加速度补偿后, 成像机构每次步进调节时间由76 ms减小到33 ms, 凝视期间的角位置精度由约0.07°减小到0.01°以内, 速度波动减小约2～3倍, 成像机构的控制性能明显改善。控制器设计简单, 需整定参数少, 对于提高同类控制系统性能具有较高的实用价值。

针对低轨卫星正交相移键控 (QPSK)连续波通信，提出一种在高动态环境下载波频率的跟踪方法。采用双环路载波跟踪机制，其中外部环路用于频偏牵引，减少较大频偏引起的匹配滤波器频谱截断失真；内部环路用于精确解调数据，能稳定跟踪含有加速度 ≤30g的信号。采用加速度补偿方法，解决在百毫秒级中断间隔情况下，残余频偏造成匹配滤波器相位突变的问题。该方法能够快速准确地消除高动态载波频偏，在信噪比为 10 dB时经上板测试误码率小于 10-5量级。采用 FPGA+DSP实现架构，开发敏捷，应用灵活，性能可靠。

目前工程上对光电跟踪系统的控制器设计多数采用基于被控对象数学模型的控制策略。模型的辨识是否准确, 如何开展控制器设计成为系统的难点。利用DSP控制器对光电跟踪系统进行全数字方式的传递函数测试, 在线处理测试数据, 同时DSP控制器通过接收系统期望的特性参数, 自动计算出校正参数, 完成控制器框架设计。根据跟踪目标特性, 结合跟踪误差特点及工程经验库, 提出准速度/加速度补偿算法, 优化控制器, 该方法已成功应用于某光电跟踪系统。基于模型辨识设计的高精度控制器设计方法简单、实用、无附加成本, 提高了系统跟踪精度, 具有较好的使用效果。

针对多框架陀螺稳定平台中谐振频率较低和摇摆台摇摆换向时跟踪误差曲线上出现尖峰问题,提出了一种串联平方滞后超前校正环节和非线性加速度补偿措施,设计了平台速度稳定环.在摇摆台按幅值为,周期为6s的正弦规律运动条件下,稳定精度为,满足指标要求,表明该速度稳定环在实际中是很有效的.