舰载光电设备集光机电为一体，具有实时性好、跟踪精度高、清晰的图像显示和抗干扰性强等功能，在海上准确测量、火控武器的精准打击、海上激光武器对抗、导弹和飞行器预警及轨迹预测、舰载机的起飞与降落等领域起着至关重要的作用。随着飞行器、导弹等的飞行速度、机动性和目标打击的精准性不断提高，对舰载光电设备的性能提出了更高的要求，研究和提高舰载光电设备的跟踪精度成为迫切需要解决的问题，具有十分重要的意义。本文围绕提高舰载光电设备的跟踪精度问题，分析讨论控制系统设计的制约因素，从隔离系统内部和载体扰动的角度出发，对伺服控制系统设计中相关的视轴扰动模型建立，组合惯性导航系统姿态测量数据的预测滤波处理，抗扰能力强的伺服控制算法设计等关键技术进行了较为深入的分析和研究。首先介绍舰载光电设备伺服控制系统的组成，全面分析总结了评价舰载光电设备性能的各项指标，并基于舰载动载体的特殊环境分析了影响其跟踪精度和动态性能的主要因素，提出了提高跟踪精度所要完成的各项关键技术研究。通过分析舰载光电设备在海上视轴受船摇的扰动影响，在现有模型基础上，分别建立了电视跟踪下的三自由度和数引跟踪下的四自由度视轴扰动补偿模型；在SIMULINK中搭建仿真模型，并将扰动模型引入传统前馈控制系统中，对船摇引起的视轴扰动进行补偿，进行跟踪过程仿真实验验证，结果表明本文所建立的视轴扰动模型准确、可靠。选用组合惯性导航系统作为船摇姿态的测量元件，对其各组成部分进行了误差分析；根据误差特性，研究了自适应线性回归卡尔曼预测滤波和变结构最小二乘预测滤波方法两种预测滤波算法，以提高姿态角和角速度的数据精度。通过实测信号分别进行滤波实验，验证算法具有良好的滤波效果，并根据结果确定滤波方案。针对系统摩擦、力矩波动等内部扰动和船摇等外部扰动，根据电视跟踪和数引跟踪的不同特点，在传统控制方法基础上分别提出了一种基于参考模型扰动估计的前馈控制方法和一种复合扰动估计控制方法，更好地克服了系统内部扰动和隔离船摇外部扰动。分别在无船摇和有船摇的条件下进行了两种跟踪方式下的系统仿真研究，仿真表明本文所研究的控制方法能有效地隔离系统扰动，提高了系统的跟踪精度，改善了系统动态性能。最后，将三项关键技术全面应用在伺服控制系统中，利用某大载重三轴摇摆台模拟船摇扰动，分别进行了动载体电视跟踪和自引导跟踪实验，并对组合惯性导航系统进行了初始标校。实验结果表明了本文所研究的三项关键技术是有效的，提高了舰载光电设备的跟踪精度。