为了进一步抑制装配误差扰动对快速反射镜控制系统输出性能的影响，提升系统的跟踪精度，基于干扰观测原理，提出了一种具有内、外双干扰观测环节的扰动抑制方法。分析了快速反射镜组件装配误差对控制系统精度的影响，建立了不平衡力矩扰动的等效数学模型；利用内环干扰观测环节实现对中高频扰动的抑制，应用外环干扰观测环节补偿内环干扰观测环节的中低频扰动放大作用并提供中低频扰动抑制；分析了提出方法的输入和误差信号传递过程，设计了扰动抑制系统各控制器的控制参数；搭建了虚拟样机仿真测试平台，对控制系统的性能进行了测试。结果显示，加入双干扰观测环节前后，虚拟样机系统的调节时间误差为0.54%，对于15 Hz等效扰动，扰动抑制能力提升了25.23%。理论和实验结果表明，双干扰观测环节的引入可以有效抑制装配误差的扰动。

随着空间遥感技术的快速发展,高分辨率的超大规模拼接类红外探测器的空间应用需求加大。但此类探测器组件的制冷机在工作时扰动明显,这会影响探测器的成像质量,因此需对该扰动进行抑制,以保证探测器组件的在轨工作状态。介绍了一种首次为超大规模红外探测器组件引入自身减振设计结构并验证有效的研究成果。项目根据获得的制冷机扰动测试结果,设计了不同扰动传递路径的隔振结构。通过仿真分析和校核修正,最终完成地面试验验证。该设计可满足探测器组件自身实现超高分辨率扰动抑制的需求。

天基平台快速反射镜在工作过程中受到空间电离辐射和天体摄动力的影响, 会在音圈电机和负载输出端引起电流以及位置扰动, 降低系统稳态精度和跟踪精度。为了减小扰动对系统的影响, 在音圈电机输出电流路径和负载输出位置路径分别设计了扰动观测环节用于实现对特定扰动的抑制。首先, 分析了天基环境下各扰动信号对系统输出精度的影响; 然后, 在系统中分别引入了电流和运动状态干扰观测环节, 根据系统分析结果设计了各 DOB(disturbance observer)环节控制器参数; 最后, 对理论模型进行了数值仿真并与刚柔耦合虚拟样机控制系统模型测试结果进行了对比分析。结果显示, 当扰动电流和扰动位置频率分别为 200 Hz和 40 Hz时, 双 DOB系统对扰动的抑制能力可达 92.59%, 虚拟样机测试结果与理论结果的误差均在 10%以内。

精密控制技术离不开光机电结构配置、电机驱动、传感器、控制算法以及载荷平台的发展，它是实现高精度光电跟踪的必要手段。无论固定地基平台还是运动平台，扰动抑制、目标跟踪以及分布式智能协同的三大关键技术始终是光电跟踪控制系统面临的技术难点。本文综述了针对上述几大关键问题的精密控制技术，展示了一些先进和前沿控制技术的研究成果，同时指出未来重点研究方向的主要思路。根据扰动影响的不同机理，从精密驱动、惯性稳定、振动控制三个方面介绍了相应扰动抑制技术的研究进展以及热点，并强调基于 Stewart平台的振动与指向一体化技术是空间光电跟踪系统的重要技术方向。复合轴控制系统仍然是提高目标跟踪最有效的根本方式，最基本的技术问题是提高精跟踪倾斜镜跟踪系统的性能。观测器控制尤其是仅有误差测量的观测器技术特别适用于复合轴光电跟踪系统，发展三级或者更高级的复合轴系统应该特别注意高性能电机的应用。最后，提出多智能协同光电系统是光电跟踪领域未来重点的发展方向，需要研究多智能体的协同定位、编队控制以及载荷平台一体化等精密控制技术。

在微弧度级的大型望远镜中，抑制振动已经成为一项非常关键的技术。在微弧度级的大型望远镜中，抑制振动已经成为一项非常关键的技术。经典的反馈控制方法由于图像传感器本身具有采样频率低、积分时间长的特点使得控制回路的带宽受限的原因不能很好地抑制回路中的扰动，尤其是存在范围广、能量较大的宽带扰动。本文基于优化的力设计理念提出一种扰动抑制的 Youla控制器优化设计方法来提高系统的宽带扰动抑制能力。在可以获取到宽带扰动频率的情况下，该方法通过设计合适的 Q滤波器去适应宽带扰动，从而达到抑制扰动的目的。仿真及实验结果表明，相对于传统的比例-积分控制方法，该方法极大地提高了系统的宽带扰动抑制能力，增强了系统的闭环性能。此外，由于此方法模型依赖程度低、易于实现，故可以推广到许多工程实际中。

快速反射镜(fast steering mirror, FSM)的反射镜组件在装配过程中的装配误差会造成反射镜质心偏离系统几何中心, 基座角运动时该装配误差会在系统中产生不平衡力矩。为了研究该力矩对快速反射镜控制系统精度的影响, 建立了装配误差作用下快速反射镜控制系统的等效扰动模型, 并提出了一种改进干扰观测器( disturbance observer, DOB)用于抑制该扰动。仿真结果表明, 无论扰动的频率是否在系统闭环带宽的作用范围内, 不平衡力矩的存在都会降低系统的跟踪精度, 改进 DOB环节的引入可以有效地抑制等效扰动对控制系统性能的影响, 当等效扰动的频率为 116 Hz时, 对扰动幅值极值的抑制可达 14.81%。

为了提高无人飞行器机载光电平台的稳定控制精度, 针对单速率环控制的抗扰动性能不足, 设计一种基于双速率环的串级控制方法。提出采用以陀螺仪构成内环、以光电编码器微分构成外环的双速率环控制结构, 从其抑制扰动性能、鲁棒性能以及动态响应性能上与单速率环结构进行了理论对比分析, 最后进行了实验验证。结果表明, 该方法具有更好的抗扰动性、鲁棒性以及动态响应性能, 能有效地提高无人飞行器机载光电平台的稳定控制精度。