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基于浮空器搭载望远镜对深空目标进行探测时,相较于地面望远镜具有像质受大气影响小等优势,相较于空间望远镜具有发射维护成本低等优势,因此浮空器已成为一种重要的空间探测科研平台。望远镜系统搭载于浮空器平台漂浮在30千米左右的平流层时,由于平流层大气扰动以及平台稳定性能力等问题,往往需要浮空器光谱望远镜主轴伺服控制系统抑制扰动,保证浮空器光谱望远镜系统的控制精度,从而高质量地完成观测任务。影响光谱望远镜控制精度的两个因素为望远镜主轴伺服控制系统的控制精度和姿态测量系统的测量精度,本文围绕上述两个因素进行分析研究,探讨基于浮空器搭载望远镜的高精度控制及稳定方法。首先,对光谱望远镜系统受到的内部和外部扰动进行分析。对影响光谱望远镜控制系统控制精度的浮空器平台运动特性、摩擦、传感器测量精度、风扰和模型干扰等因素分析,并构建数学模型。其次,基于传统控制策略,完成光谱望远镜主轴伺服系统的分析。为减少复杂扰动对光谱望远镜系统控制精度的影响,提高光谱望远镜系统的控制精度及稳定性能,针对速度环提出一种自适应滑模策略,实现正弦跟踪精度为0.6061″,相较于采用传统PI控制策略提高了25%,验证了控制器的有效性。然后,分别对方位轴和俯仰轴方向的不同类型扰动进行抑制分析,结果表明,与传统控制策略相比,速度环采用自适应滑模的控制策略具有更好的扰动抑制能力,可实现跟踪控制精度RMS优于20″,满足望远镜系统对粗级跟踪控制精度优于20″的要求。最后,进行光谱望远镜姿态确定时,针对星敏器无测量值时会降低光谱望远镜系统姿态确定精度的状况,提出一种平滑滤波算法,该算法可对陀螺仪输出数据进行平滑滤波处理,相较于原始误差减小了约35%。提出的平滑算法与广义卡尔曼滤波算法相结合构成改进型卡尔曼滤波算法,实验结果表明,采用改进型卡尔曼滤波算法进行望远镜系统姿态确定,可实现望远镜系统姿态确定精度优于1.5″,有效提高了光谱望远镜姿态测量系统的姿态确定精度。