望远镜控制系统是望远镜的重要组成部分。在没有人直接参与和操作下，利用多个不同的自动控制装置使望远镜能够修正结构弯沉、传动系统的缺陷和大气折射等因素所引起的误差，提高定位和跟踪的精度，从而实现望远镜的自动定位和圆顶、风帘的随动。对于极为暗弱的天体，可利用自动控制装置存贮所要观测暗星的坐标位置，找出最接近的导引亮星，实现对暗星的消差导引。自动控制装置还能自动补偿因温度变化而引起的焦点位置的偏移，自动调整副镜准直；对于应用拼接镜面主动光学系统的拼接主、副镜镜面，可根据望远镜的轴角位置变化，控制力促动器施加力的大小，消除面形误差。对于应用油（气）垫支撑系统的主镜室，可按照镜筒倾斜角自动调节各个油（气）垫内的压力，使主镜保持正确的位置。控制装置可以完成各种重复性的观测动作，实现望远镜的无人操作，以消除观测者体温对成像质量的影响，控制装置还可以根据望远镜的结构、电器装置的合理使用范围进行各种方式的保护控制、保证望远镜安全有序运行。

望远镜控制系统就是由望远镜的各部分被控对象和自动控制装置按一定光、机、电结构形式连接，有配套的系统软件、应用软件、程序控制软件、编译软件和各种接口软件支撑的软、硬件有机组合体。望远镜与被控对象的控制装置采用计算机总线或网络连接，甚至把装有单片机系统的控制装置制成不同功能的控制卡，插在控制计算机的总线槽中，组成完整的望远镜控制系统。在控制机的统一指令下，有序操作望远镜各部分工作，接收运行或故障信息，实现望远镜对天体的跟踪观测。

望远镜控制系统的自动控制装置的控制方式不完全相同，有的采用闭环控制（望远镜跟踪轴），有的采用开环控制（小型望远镜调焦控制），有的采用恒值控制，有的采用变速跟踪和随动控制。

望远镜转轴控制和调焦控制是望远镜控制系统的最基本组成部分。

望远镜开环控制主要应用步进电机驱动负载力矩较小的副镜调焦。自动控制装置都由单片机系统（SOC）和控制接口组成，承担望远镜中各个具体物理量的控制。

望远镜转轴控制应用闭环控制，包括输入、反馈信号，控制放大器、执行电机、机械传动机构、控制对象（望远镜）、速度传感器等多个环节组成。其中：控制放大器已由性能更优越的单片机系统集成而替代。精密机械传动箱曾经是望远镜制造的一个难点，由于加工、安装误差，机械传动结构内的间隙是望远镜控制系统非线性误差的主要来源。基于力矩电机优越的低速驱动性能，互挽式、双电机消隙驱动、摩擦驱动和直接电机驱动控制是望远镜跟踪控制的主流方案，大大简化了传动结构，提高了望远镜跟踪精度。测速发电机、感应同步器、旋转变压器、增量式和绝对式光栅编码器都曾经在望远镜控制系统中应用，由于体积小、分辨率高、易于单片机读取数据、安装调试方便，带细分处理的增量式光栅编码器已成为望远镜控制系统的主要配置。