随着当今光、机、电伺服控制技术的发展,高精度的载荷稳定平台能够搭载精密光学载荷于车辆、船舶与飞行器等移动载体,进行信息化侦察、测量与地理地貌测绘,受到了业内研究人员的广泛关注。针对载荷稳定平台系统参数不能精确获取,系统本身受到外界环境干扰影响,为进一步满足复杂环境及多领域的使用需求,提升载荷稳定平台的稳定与指向精度,本文基于方位与俯仰双轴载荷稳定平台系统,以有效提升载荷稳定平台视轴稳定性与目标跟踪实时性能为目标,分析了环境光照与外界扰动力矩等影响因素,设计了可见光相机图像增强算法与载荷稳定平台的控制算法,从而全面提升稳定平台的控制性能。具体研究内容包括:本文首先基于经典牛顿力学与运动学原理,建立了载荷稳定平台方位与俯仰框架动力学耦合模型。阐述了不同框架之间的惯量耦合力矩、轴端摩擦力、线缆干扰力等非线性干扰因素对载荷稳定平台的动力学影响。提出了一种永磁同步电机的电感与电阻的参数快速在线识别方法,进而对电流环中的磁链与力矩环控制参数进行高效调节。陀螺与可见光相机作为载荷稳定平台中最为重要的角速率测量与视觉传感器,对载荷稳定平台伺服反馈控制十分重要。本文对陀螺传递函数进行数学建模,并对由于装配和加工等因素引起的陀螺敏感轴与陀螺基座坐标系之间存在的轴系不重合进行分析与标定。同时,利用图像质量评价函数指导相机参数的智能调节,创新性提出可见光相机自适应曝光算法,获取具有丰富特征信息的高质量图像信息。改进了传统SURF算法中特征描述子的生成,在保证尺度、旋转、模糊不变的基础上,提升算法的整体运算速率,实现载荷稳定平台在目标场景下脱靶量高鲁棒性、高精度获取。针对载荷稳定平台实际恶劣工况时出现的作动器电机输出饱和情况,创新性提出基于Backstepping滑模变结构控制器和Backstepping滑模神经网络控制器两种控制方法,并从理论上证明了该算法的稳定性。根据载荷稳定平台伺服稳定与目标跟踪的工作模式,控制器中参数选取采用改进型的布谷鸟优化算法,设定目标函数中两者的权重,达到了对负载光轴稳定与机动目标伺服跟踪的目的。通过搭建的载荷稳定平台双轴摇摆测试台,验证了所提出控制算法的有效性。