像面扫描系统是航空相机的重要分系统之一,传统的扫描系统往复直线运动是通过旋转电机加一些机械传动装置来实现的,系统结构复杂、噪音大、体积大、扫描频率低且稳速精度不高,难以实现较高的控制精度和扫描频率,成像质量差,不能构成视频画面,不适应未来航空相机向小型化、智能化发展的趋势。因此为了提高我国军事战斗力、促进我国航空相机的发展,有必要开展像面扫描系统的研究。论文通过对各种像面扫描系统执行元件进行比较,使用音圈电机代替旋转电机,直接产生高频高速往复直线运动,对系统中比较重要的部件包括处理器、音圈电机、位置检测元件和力检测元件,进行选择和相关参数的计算,使系统结构简单、体积小,并具有较好的动态响应性能。论文建立了像面扫描控制系统的数学模型,为扫描控制系统的研究提供了理论依据。提高扫描频率和稳速精度是像面扫描控制系统要重点解决的问题。针对这一问题,通过对多种控制算法比较,最后确定位置环采用模糊控制;速度环采用指数趋近律和变速趋近律相结合的方法,采用分段控制策略,有效地降低了抖振;同时引入音圈电机力控制,显著地提高了开环增益,取得了满意的控制效果。最后对本文提出的理论和方法进行了实验研究,给出了像面扫描系统扫描频率、扫描行程、负载质量之间的关系曲线。当回扫不停留时,采用矩形扫描方式,像面扫描速度为110mm/s,扫描频率达到25Hz,稳速精度±0.2%,线性段扫描行程0.22mm,扫描行程0.85mm;当回扫停留2ms时,采用梯形扫描方式,扫描速度为110mm/s,扫描频率16Hz,稳速精度±0.2%,线性段扫描行程0.22mm,扫描行程1.23mm。满足了项目的具体要求。