本文针对高性能光电跟踪控制系统的工程应用研究，重点对光电跟踪中的高精度、高可靠性跟踪方法，有限采样率下提高复合轴系统子轴带宽，以及跟踪控制系统基于外置式总线的模块化构建等问题进行了分析与研究，提出了新的滤波分析设计方法以及新的跟踪模式与控制器设计方法，给出了理论分析以及仿真结果并给出了试验结果。主要研究内容及结果如下：　　 ⑴针对Kalman滤波器本身具有的滤波系数收敛性质，以及实际嵌入式DSP控制器计算能力的要求，对稳态Kalman滤波器进行了深入的研究。Kalman滤波器是在时域内提出的。本文提出了滤波器的频率特性分析，并根据模型进行了具体分析。这对于滤波器在控制系统中的性能分析与设计具有重要的意义。提出的滤波器的解耦实现可以进一步减小滤波器的计算量。　　 ⑵区别于常规的共轴跟踪方法，预测轨迹修正方法中电视探测器只是为了给预测轨迹提供实时的校正量，并将Kalman滤波出的速度量用来进一步校正预测轨迹的速度分量。该方法对于低信噪比的目标具有更高的可靠性。给出了预测轨迹修正器的构成原理，仿真结果与试验结果。　　 ⑶预测轨迹修正单检测型复合轴控制方法只用一个电视探测器，实现主轴与子轴的双闭环。将电视探测器的脱靶量位置信息与精跟踪子轴偏转量合成来对预测轨迹的位置与速度进行实时修正。该方法减小了主轴与子轴之间带宽匹配的要求，也降低了常规单检测型复合轴控制中要求的主轴与子轴之间解耦的要求。试验表明该方法明显提高了低信噪比目标低电视采样率下的复合轴控制跟瞄的可靠性。给出了该方法的原理，仿真结果以及试验数据。　　 ⑷采用了对象幅频特性与相频特性相结合的方法使用非线性最小二乘拟合与线性最小二乘拟合同时辨识快速倾斜反射镜对象的线性部分与延时因子，在此基础上提出了基于闭环特性的控制器逆向设计方法，该方法物理意义明确，调节方便。使用该方法在采样率受限时，误差抑制带宽达到采样率的1/6。　　 ⑸对比了目前大多数的数据总线，采用USB2.0接口进行了双DSP高速可靠互联的控制器模块化设计。两DSP分别挂接数字通路与模拟通路并通过HPI口进行数据交互。利用USB接口芯片中的CPU完成复杂传输协议解析。为控制器的小型化、模块化和灵活性设计开辟了新的途径。