三自由度跟瞄平台是一种借助光电传感器实现对地、对空目标搜索、识别，借助陀螺保证惯性空间稳定，根据指令驱使方位、俯仰及横滚环相互转动来实现对目标的稳定跟踪。此平台广泛应用于军事设备，其稳定跟踪精度是评价系统性能的重要指标。考虑到该系统的工作环境复杂，外界干扰情况严重，因此在设计跟瞄平台控制器时，要从提高系统的鲁棒性及跟踪速度、精度等方面进行研究。
　　论文分析了光电跟瞄平台的工作原理和稳定回路的各组成部分，首先在忽略环架间耦合的情况下，分析各部分的动力学方程得到相应的传递函数，建立了外界干扰作用下，系统的状态空间模型。其次考虑环架间耦合，建立坐标系，推导动力学方程并合理简化，得到更贴合实际环架的状态空间模型。
　　1.忽略环架间耦合的控制器设计
　　稳定回路设计线性二次高斯/回路传递回复（LQG/LTR）及输出反馈H∞控制器，分别进行系统仿真模型建立，并进行对比分析研究。其结果表明，两种控制算法均使得系统快速进入稳态，具有较好的稳态性能。相比较而言，输出反馈H∞控制的超调较小，鲁棒性更强且不需对状态进行观测，可靠性更强。
　　跟踪回路采用BP神经网络整定PID控制，并与经典PID作对比。其仿真结果表明，采用BP神经网络整定的PID算法在动态及稳态性能上均有明显改善。在此基础上加入Smith预估器改善系统滞后现象，结果表明，加入Smith预估之后可有效补偿滞后、降低超调并缩短调节时间，能够快速、准确地完成姿态跟踪，跟踪误差mrade?0.2，满足跟踪精度要求。
　　2.考虑环架间耦合的控制器设计
　　稳定回路完成了LQG/LTR控制器的设计，并搭建仿真模型完成验证。结果表明，系统能够快速进入稳态，且具有较好的稳定性及鲁棒性。跟踪回路分别完成PID和积分分离PID控制器设计，加入Smith预估器，完成双闭环控制系统的对比仿真研究。仿真结果表明，该闭环系统能够实现快速稳定跟踪，相比较而言，积分分离PID控制具有更好的动态及稳态效果。