航空光电载荷的机动性强、时效性好、分辨率高,能够对目标进行侦察探测、瞄准跟踪、目标定位和辐射测量,具有广泛的军事用途。航空光电载荷通过光学成像方式获取目标的图像或视频,光电载荷的视轴稳定精度和带宽有利于成像清晰。近年来,随着载机飞行速度越来越快,光电载荷探测距离越来越远,对光电载荷的视轴稳定精度和带宽要求也越来越高,因此,研究高精度、宽频带的视轴稳定控制方法具有重要的工程应用价值。本学位论文以惯性传感器捷联的航空光电载荷(以下称为捷联式航空光电载荷)为对象,深入研究视轴惯性稳定控制方法,旨在提高航空光电载荷视轴稳定精度和带宽,扩展航空光电载荷在先进航空装备中的应用。针对具有粗精二级稳定的光电载荷控制系统,分别研究基于框架伺服的粗稳定和基于压电微动台的精稳定的控制方法,具体从以下四方面展开研究:(1)为了有效扩展航空光电载荷视轴稳定控制系统带宽,利用基座的惯性运动信息,本文以捷联式航空光电载荷的框架伺服系统为研究对象,基于多刚体动力学理论,建立了捷联式航空光电载荷框架伺服模型。针对基座安装结构效应和基座与负载耦合效应易引起捷联惯性稳定控制系统振荡的问题,分析了常规机电模型未考虑基座动力学特性的局限,进而结合所提的动力学模型,通过仿真实验验证了提出的模型的有效性。(2)为了有效补偿框架伺服系统的扰动,本文分析了航空光电载荷的多源扰动和抗扰的必要性。将摩擦力矩和基座与负载的耦合力矩看成一种类摩擦力矩,通过等价变换,建立了类摩擦力矩模型。根据上述类摩擦力矩模型,设计了基于干扰模型前馈,基于干扰模型反馈和基于干扰观测的三种扰动补偿方法。最后,通过实验,给出了类摩擦力矩模型的参数辨识步骤和验证过程。在不同频率的指令输入条件下,对比了多种干扰补偿方法的速度误差,总结了各种扰动补偿方法的特点。(3)为了实现具有抑制振荡和补偿干扰的控制器,针对类摩擦力矩,结合捷联式航空光电载荷动力学模型,基于三步法设计了捷联惯性稳定控制器,包含改进的反馈控制器,基于基座角速度及角加速度的前馈控制器和复合扰动补偿控制器。其中,改进的反馈控制器是为了抑制捷联式惯性稳定控制系统可能产生的振荡;基于基座角速度及角加速度的前馈控制器有效的提升了控制系统的动态性能;复合扰动观测器采用基于类摩擦模型前馈补偿结合非线性干扰观测器的方法,使控制系统具备了较强的干扰抑制能力。进一步地,本文给出了该控制器的稳定性和收敛性证明,通过多组对比实验,结果表明本文方法在指令跟踪性能和干扰抑制性能方面的有效性及优越性。(4)航空光电载荷框架稳定作为粗稳定通道进行一级稳定后,系统仍然有一定的残余误差。为了实现更高精度和带宽的视轴稳定控制,在一级稳定基础上增加了基于压电微动台的二级稳定系统。针对压电微动台的迟滞非线性特性,基于Bouc-Wen模型和二阶线性系统建立了压电微动台的二阶动态迟滞模型。在此模型基础上,提出一种自适应滑模控制方法,并给出了该控制器的有限时间收敛性证明。该方法在滑模控制基础上增加了自适应控制量,该控制量是一项具有自适应增益的切换函数,通过实时调节切换增益以适应模型及参数的不确定性和突发的外界扰动。最后,通过实验验证了该动态迟滞模型在描述压电微动台非线性特性时的准确性。与比例积分和滑模控制算法对比结果表明,在多种频率的指令输入下,本文算法可以实现最小的位置指令跟踪误差。本文提出的控制算法在嵌入式平台中得到验证,为先进控制算法在航空光电载荷视轴惯性稳定中的应用提供了理论支撑和设计参考。