作为航空遥感的重要装备,航空相机被广泛应用于军用与民用领域。为了在单位时间内完成更大面积的遥感任务,航空相机通常会使用扫描成像技术。扫描成像可分为推扫式与摆扫式,其中,摆扫式成像因其收容范围大的优点得到了广泛的关注。目前,摆扫成像多使用反射镜摆扫代替整机摆扫,以减小转动惯量,提升动态性能。然而,在反射镜扫描的过程中,物体的像与图像传感器会发生相对运动,由此产生了像旋和像移。像旋和像移会导致图像模糊、视场减小等问题,严重降低了成像质量。在成像系统中加入了多执行器协作控制,实现扫描成像运动补偿。针对多执行器控制涉及到的控制结构、控制方法、信号处理等问题,本文开展了下述研究工作:一、基于系统结构与反射定理,分析了扫描成像系统中像移与像旋的数学模型。基于该模型建立了各种扫描轨迹与补偿轨迹的函数关系,明确了多执行器协作实现像旋与像移补偿的可行性。考虑到行程与视场约束,设计了补偿与复位的两种工作模式,并提出了周期性切换的补偿策略。最后,基于像旋与像移模型完成了轨迹规划与指令设计,为后续控制方法研究奠定了基础。二、考虑到扫描成像运动补偿中多执行器协作的工作要求,提出了一种具有模态切换的多执行器协作控制结构。该结构结合了旋转与平移,同时完成了像旋与像移的补偿。通过协作控制器实现了多执行器协作,减小了子系统动力学模型参数差异对成像质量的影响。针对多执行器系统参数过多的问题,对被控对象的模型进行了化简,降低了控制器设计难度。讨论了模态切换对稳定性的影响,并在频域条件下给出了系统的稳定性判据。实验结果表明,相较于无协作控制结构,多执行器协作控制结构的跟踪均方根误差与协作均方根误差分别下降了11.32%与16.96%。三、为了进一步提高多执行器控制性能,提出了一种新型自适应滑模控制方法。通过设计自适应趋近率系数,在提高响应快速性的同时抑制了抖振。成功将自适应滑模应用于多执行器控制结构的跟踪控制器与协作控制器设计,并采用李雅普诺夫方法证明了系统的稳定性。实验结果表明,相较于PD控制器,跟踪均方根误差与协作的均方根误差分别下降72.32%和72.74%。四、为了减小微分估计中噪声放大对控制器精度的影响,提出了一种模糊自校正跟踪微分器。针对微分器滤波参数设计问题,对微分器的滤波特性进行了分析,并采用粒子群优化实现了离线最优参数设计。在此基础上,面向在线的参数调节需求,提出了模糊自校正跟踪微分器。可根据实际系统的信噪比灵活设计模糊推理规则,由频谱分析结果模糊推理得到微分器参数。仿真与实验结果表明,对于低频信号,自校正跟踪微分器具有更好的滤波性能;对于高频信号,自校正跟踪微分器具有更好的跟踪性能。综上所述,面向航空遥感的扫描成像运动补偿,本文对其中的多执行其器控制问题进行了讨论。深入研究了多执行器控制结构、自适应滑模控制方法、自校正跟踪微分器等内容,为航空遥感技术的进一步发展奠定了基础。