随着静止轨道气象卫星技术逐渐朝着高时间分辨率、高空间分辨率以及高光谱分辨率等方向的发展,三轴稳定平台逐渐取代自旋稳定平台而成为未来静止轨道气象卫星的主流选择。三轴稳定卫星有着自旋稳定卫星无可比拟的优势,但是受到平台特性限制,其姿态很容易不稳定。为了获取高质量的遥感图像,不仅需要卫星平台具有更高指向精度和更高稳定度的姿态控制系统,还必须进行更加严格的图像定位与配准(Image Navigation and Registration,INR)工作。INR系统要解决的一个关键问题就是消除或减小空间各种干扰因素对有效载荷视轴的影响,保证载荷视轴的准确指向。INR系统有众多补偿方案,其中最为有效的方案就是利用载荷上高带宽的扫描镜伺服系统进行补偿。本文立足于FY-4气象卫星的载荷视轴补偿需求,重点研究补偿系统的执行环节——高带宽高精度扫描镜伺服控制系统,开展相关研究工作。论文首先分析了三轴稳定卫星视轴补偿的需求,通过对补偿量特性的分析,确定了伺服补偿系统的设计指标,进而在此指导下完成电机、角位置传感器等关键元部件的选型,初步确定了伺服补偿控制系统的结构。对于伺服控制系统性能的分析已经有大量研究,但目前大多数理论研究都集中于连续域的离线模型,研究成果与实际的数字式控制系统相差较大,无法建立模型与实际系统之间较为准确的对应关系。针对这一问题,论文在总结吸收前人工作成果的基础上,创新性地提出基于“连续-离散”混合式永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)伺服控制模型的设计方法,并利用此模型对系统的带宽、稳定性、抗干扰能力等多个方面进行了详细的分析。另外,在我所首次使用半实物仿真技术建立实时在线模型,完成从离线模型到实际系统设计全链路的设计与一致性验证,极大地简化了系统设计过程,降低了设计难度,使得离线模型真实反映实际系统的特性成为现实。最后,在理论分析的基础上,完成了基于半实物仿真技术的视轴补偿系统的设计,并在该系统中完成了伺服控制系统模型的验证与视轴补偿相关实验。验证实验结果说明了系统方案的有效性以及离线模型与实际系统的一致性。视轴补偿实验结果说明了扫描镜跟踪补偿量指令的能力以及补偿方案的有效性。