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浮动平台双光电系统，是指在高空飞艇、气球等浮动载体下方的悬吊平台上，安装两个可以独立进行方向控制的光电跟踪系统。该系统是天基双焦中继镜在大气层内的简化版本。这种系统可以降低大气对目标观测或者光束传输的损耗，同时扩大光电系统的视野范围，因而在信息和能量中继方面有广阔的应用前景。 本文首先介绍了浮动平台双光电系统的概念、应用以及研究现状。指出浮动平台双光电系统控制所面临的主要问题是：系统中存在两个转动惯量较大的模块，这两个模块需要同时高速旋转，且需要非常高的跟踪精度。保持平台稳定，同时避免这两个大惯量模块在运动过程中的相互耦合，是保证系统正常工作的必须条件。 接着，利用多刚体树系统的拉格朗日动力学分析方法，建立了系统的动力学模型，在此基础上对系统进行了动力学分析，讨论了浮动平台双光电系统的布局及构型。指出针对浮动平台光电系统所面临的外部扰动主要形式，地平式结构具有更好的抗扰性能。特别提出两个光电系统间的相互影响主要体现在方位轴的指向控制上，其主要途径是平台的姿态变化以及平台和光电系统间的摩擦力矩，因而平台的姿态稳定能力和光电系统各轴系间摩擦力矩的大小是提高光电系统指向精度的重要因素。 然后，结合地基光电系统被控对象频率特性测量的方法，利用已推导出的系统动力学模型，推导出浮动平台光电系统的被控对象传递函数模型。得出了浮动平台光电系统和固定基座光电系统在被控对象频率特性上的变化规律，给出了浮动平台上两光电系统相互影响的传递函数，以及平台控制系统传递函数对两光电系统频率特性的影响。特别提出平台控制系统增益越高，浮动平台越接近于固定基座，此时两光电系统的相互影响越小。 为验证浮动平台双光电系统的概念和可行性，搭建了一个实物实验模型。该模型由一个悬挂在铁架下的平台以及一个安装在平台下面的光电吊舱构成。平台分为地面控制计算机、扰动发生装置、反捻机构、基于反作用飞轮的姿态控制机构、地磁方位测量装置5个组成部分，可以完成方位角定位、方位角稳定、扰动模拟、数据记录等功能。着重介绍了光电吊舱的系统构成和研制过程，测量了光电吊舱的频率特性，在俯仰和方位两个轴系上完成了电流和速度闭环。 设计了浮动平台双光电系统的两种控制策略：分散式和一体化控制策略。分散式控制采用多控制器对系统的各个部分分别进行控制。对各控制器都进行了改进：采用多闭环结构提高了平台的姿态稳定能力和跟踪能力；由于摩擦在光电系统的相互耦合中作用显著，对光电系统控制器的改进主要集中在对摩擦的辨识和补偿上面。在研究过程中发现电机自由减速过程中速度过零现象和LuGre摩擦模型参数的关系，利用遗传算法对参数进行了拟合。并将拟合好的摩擦模型应用于摩擦力矩的前馈补偿中，实验表明该方法有效提高了光电吊舱的速度跟踪精度。利用实物实验模型采用间接方法验证了浮动平台双光电系统的技术概念和分散式控制策略的可行性。实验中还发现：平台方位姿态角的低频小幅度波动对跟踪静止目标的那个光电系统的影响，要强于跟踪运动目标的那个光电系统。 最后，研究了浮动平台双光电系统的一体化控制策略，首先根据实际情况对系统做了一定的简化。采用反步法设计控制器以确保系统稳定，采用滑模控制器抵消系统的不确定性，采用自适应算法估计系统的不确定性，以减少滑模控制器输出抖动。仿真实验证实该控制器具有优良的动态和稳态性能，不仅过渡时间短，超调小，稳态误差小，能够将系统的不确定性准确辨识出来，而且还能够发挥驱动系统的极限跟踪能力。同时讨论了自适应反步滑模控制器的参数选择方法，及具体实现中的注意事项。 本论文针对浮动平台双光电系统中稳定与跟踪的主要问题，建立了系统的动力学模型、传递函数模型，在此基础上分析了系统的动力学特性和频响特性，讨论了浮动平台双光电系统的构型、布局，指出影响两光电系统跟踪和稳定精度的主要因素，以及抑制两光电系统相互耦合的方法。设计了分散式和一体化两种控制策略。研制了一套浮动平台双光电系统实物实验模型，在此基础上对相关技术进行了验证。为浮动平台双光电系统的实现，提供了理论支持和实践参考。