本发明公开了一种光电跟踪仪复合轴控制系统控制精度测试方法，利用主轴角位置数据对主轴陀螺进行消偏及初始对准处理，然后依据目标的运动特性生成目标运动轨迹，复合轴主轴以虚拟目标角位置为输入，主轴角位置反馈进行位置闭环，同时以虚拟目标位置与主轴陀螺积分值的差值为主轴跟踪残余误差，子轴以该残余误差为输入进行位置闭环，该残余误差与子轴的角位置差值即为复合轴控制系统的控制精度。该方法可以在无测试目标配合条件下，并且在主轴测角精度不足以支撑子轴高精度测试的情况下，通过数字虚拟目标模拟测试目标，主轴陀螺数据积分值代替主轴角位置的方式，进行复合轴跟踪系统控制精度的测试，极大地减小了复合轴控制系统控制精度测试对设备和场地的依赖。