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%。

传统太阳光度计在海上移动平台上不能精准跟踪太阳。为了解决船舶在移动过程当中实现对太阳高精度跟踪的问题，利用鱼眼镜头、陀螺稳定平台、小视场CCD图像传感器等构建了船载型太阳光度计的图像跟踪系统。文中详细地描述了图像跟踪系统的整体结构和单臂探头的光路设计，介绍了时钟法与鱼眼成像系统相结合的方式在全天空大视场范围下进行太阳的粗跟踪，然后通过小视场的CCD图像处理技术来提高跟踪精度。此外，给出了系统的软件跟踪算法和流程，分析了系统跟踪的可靠性。该系统实现了在海上移动平台下的全自动跟踪测量，综合跟踪精度优于1′。与日本POM-01MKⅢ船用太阳光度计进行透过率与水汽的数据对比表明：在940 nm波段的大气透过率最大相对误差不超过7.6%，水汽含量最大相对误差不超过6.1%。该系统可以应用于船载太阳光度计测量海上整层大气透过率以及水汽数据，也可应用于其他对移动非稳定平台下太阳的跟踪。

针对空间光通信中精跟踪系统的精度易受外界干扰影响的问题，在典型光通信终端的传统精跟踪系统的基础上，提出了附加集成模块的设计方法，并采用非支配排序遗传算法II得到全局最优控制器参数，实现了一个精跟踪系统智能搜参方法。基于某典型光通信卫星终端在轨实测的角干扰数据，仿真对比结果表明，在保持闭环系统稳定性的基础上，可以提升33.7%的误差抑制带宽，提高全频段的干扰抑制能力约19.5%，其中10 Hz以内的干扰误差抑制性能提升幅度高达95%以上。搭建了实物验证系统，实测结果表明，该系统的跟踪精度和干扰抑制性能相比传统系统大幅度提升，其中10 Hz以内的提升幅度超过20倍。该精跟踪系统的实验结果与仿真结果具有较好的吻合度，对未来空间光通信领域的发展有重要意义。

在激光无线能量传输（LWPT）中，传能激光波长、光功率和光电池温度对光电池的输出特性有显著影响，最大功率跟踪（MPPT）技术可解决上述等因素造成的功率失配问题，提升系统的DC-DC效率。构建了针对LWPT的MPPT集成仿真系统，耦合了波长、光功率和温度对GaAs光电池输出特性的综合影响，可以同时分析光电池在功率匹配、功率失配和MPPT调制等多种条件下的输出特性。基于该仿真系统，研究了光电池在不同波长、光功率和温度条件下的物理规律。波长增大时，在850 nm左右转换效率η_max达到最大值为50%，波长继续增大，光子能量小于GaAs禁带宽度导致η_max迅速下降。功率增大时，η_max基本不变，最大功率匹配电阻R_Lmax减小。温度升高时，η_max和R_Lmax均持续下降。此外，研究了光电池在功率失配时的输出特性，此时光电池的转换效率对比功率匹配时均有不同程度的下降。根据光电池的输出特性在仿真系统设计了MPPT电路，利用时间扰动算法进行最大功率跟踪。光电池在MPPT系统调制后均可工作在功率匹配时的最大功率点，且光电池能源利用率达到99.93%。研究结果对用于激光输能有重要指导意义。