为适应新一代近距格斗空空导弹强机动性、大离轴角发射及全向攻击的性能要求，提出了滚摆式结构的导引头稳定平台框架，通过一个滚转轴和摆动轴组合运动，摆动方向±90°，滚转方向0～360°，即可实现整个前半球的大视场。本文针对研制的滚摆式导引头原理样机，从运动学、稳定原理、动力学，陀螺信号处理，模型测试以及伺服控制算法等各方面开展了相应研究。主要内容包括：　　 ⑴基于李群李代数的理论，针对滚摆式导引头稳定平台结构，提出指数积(POE)描述的正运动学和基于Paden-Kahan子问题1和子问题2的滚摆角增量逆运动学求解过程，同时建立了光轴稳定方程，分别从直接稳定和捷联稳定的方式给出了多种稳定控制和陀螺配置方案。在运动学分析的基础上，基于Newton-Euler方程，得出了滚摆式导引头稳定平台李群李代数表示的封闭形式的动力学方程，并以实际平台为研究对象，用数值方法计算出滚转框和摆动框全工作空间内的各种力矩，为控制系统开发打下了基础。　　 ⑵为了提高滚摆式稳定平台的稳定跟踪性能，分别从陀螺信号处理、被控对象模型测试、以及伺服控制系统设计等方面进行了研究。采用Allan方差法对陀螺零位信号进行时域分析得出Allan标准差模型，同时对陀螺噪声处理的数字滤波技术进行了研究，包括算术平均、数字低通、Kalman滤波算法等；在推导电流环理论传递函数的基础上，提出基于逆M序列方法测试系统传递函数的详细步骤。最后采用经典控制理论和现代控制理论相结合的方法设计电流环、速率稳定环、位置跟踪环控制系统，包括设计基于电机驱动芯片MSK4253的新型模拟电流环；用内模控制这一实用的先进控制算法设计速率稳定环校正器，有效提高了控制系能；针对捕获和稳定跟踪不同工作阶段，选择多模切换控制技术对位置回路进行设计。　　 ⑶进行了控制系统的硬件设计和软件工作流程设计，并对三环控制系统分别进行了实验测试：电流闭环跨导0.93A/V，实测带宽1349Hz；速率稳定环，阶跃响应上升时间为0.04s，实测闭环带宽139rad/s；对圆周轨迹目标进行半实物位置跟踪，光轴坐标系y和z方向的最大失调角分别为5.6mrad和2.2mrad，同时进行了外场跟踪机动目标试验，图像跟踪器输出最大脱靶量y方向为29个像素，z方向为25个像素，每个像素对应角度值为0.3mrad。实验结果显示出良好的控制性能，充分证明了所设计控制系统的有效性。