CN114201723B - 抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定系统及方法，本发明区别于目前大型天文望视轴稳定方法中广泛采用的，双环控制，模型补偿稳定等图像稳定方法，在粗探测器中引入了快速反射镜，进一步提高粗探测器图像的稳定精度。这种稳定方法，还包括陀螺仪，粗探测器相机，以及快速反射镜。本发明解决了由于平台运动造成的粗探测器图模糊抖动，目标提取不稳定的问题，极大提高了运动平台下，探测器图像的稳定精度，简化了目标图像稳定系统的设计步骤。这种新型的抑制载体扰动的大型天文望远镜高精度目标图像稳定方法设计步骤简单，便于工程实现。

Description

抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定系统及方法

技术领域

本发明属于大型天文望远镜跟踪控制技术领域，具体涉及一种抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定系统及方法，应用于光电捕获，跟踪系统，例如基于运动平台的大口径望远镜。

背景技术

随着科学技术进步，现代光电跟踪系统逐渐走向智能化，基于地基平台的光电跟踪系统已经无法满足现代科学观测的需求，因此基于运动平台的光电跟踪系统，例如车载光电望远镜，船载光电望远镜应运而生。基于运动平台的光电跟踪系统不仅需要解决摩擦扰动，不平衡力矩扰动等系统内部的扰动，同时也面临新的挑战，即是，复杂的载体扰动。具体而言，载体扰动指由于载体运动对光电跟踪系统图像提取造成的影响，例如车体刹车，转弯，船体随波浪起伏，摇摆等，复杂的载体扰动将会对望远镜的图像稳定提取造成严重影响。图像呈现模糊，抖动，控制器无法对目标进行提取。如何有效的抑制平台扰动对图像提取的影响，是基于运动平台的光电跟踪系统面临的难题。

基于运动平台的光电跟踪系统图像提取普遍采用电视图像提取。如图1所示，在目标捕获阶段，目标由大视场的粗探测器提取，粗探测器稳定提取后，更换为视场较小的精探测器提取，以实现更高的提取精度。在粗探测器的提取过程中，由于平台扰动，粗探测器中目标图像会出现，模糊，抖动，甚至震荡逃逸出粗探测器视场。平台扰动极大的限制了粗探测器的图像稳定提取精度，进一步的，平台扰动极大的影响了望远镜的跟踪精度。

目前的望远镜系统一般采用一个两轴的机架伺服系统抑制平台扰动，粗探测器安装在机架系统的E轴上，随机架运动如图1所示。在传统的两轴机架控制中采用双环控制如图2所示，既是速度环：隔离机架与平台扰动，为位置环提供一个良好的被控对象，位置环：实现目标的电视闭环跟踪。从图2中可以推导出，传统的双环稳定系统对平台的扰动抑制能力传递函数为：

其中，Φ_Gim＝C_pG₁1/s是粗探测图像开环传递函数，Φ_vel＝C_pG₁是，G是机架的开环传递函数特性，可以通过动态分析仪得到，d是平台扰动。从传递函数S₁可看到，粗探测图像环对平台的扰动抑制能力有限，平台扰动主要由机架速度环进行抑制。虽然机架的速度环对平台扰动有一定的抑制能力，但机架的机械特性决定了机架的抑制带宽有限，对于中高频的平台扰动几乎没有抑制能力，因此，这些未能被抑制的中高频扰动将传递到粗探测器的视轴上，造成粗探测器图像模糊，抖动，进一步造成望远镜的跟踪能力下降。因此，在目标粗跟踪阶段需要研究一种技术方案，使目标在粗探测器视场中的图像稳定，从而让粗探测器的提取算法能稳定提取目标，为望远镜提供高精度的目标角位置信号。

发明内容

针对上述技术的缺陷或者改进需求，本发明解决了如下图像稳定提取问题：结合望远镜精电视的视轴稳定方法，提出一种新型的抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定方法以及其实现方法，缓解了基于运动平台的光电跟踪系统中，载体扰动造成的探测器图像成像模糊，图像提取不稳定的问题，并提出一种新型的抑制载体扰动的大型天文望远镜高精度目标图像稳定的实现方法。这种设计方法，成本低，图像成像清晰，目标提取稳定，设计流程简单，易于工程实现。

本发明所解决的技术问题可由以下技术方案来实现：

本发明提供了一种抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定方法，用于光电跟踪系统，利用陀螺对平台扰动的高精度测量，和快速反射镜带宽高，响应速度快的特点，实现在粗探测器中目标图像稳定，进一步实现目标高精度的跟踪。该方法能显著提高粗探测器中图像提取的抗平台扰动的能力。实现的框图如图3所示，图中C_p为机架位置环调节器、C_v为机架速度环调节器、C_o为快速反射镜目标跟踪控制器1001、C_i为快速反射镜内环角位置控制器1002、C_f为快速反射镜积分控制器1003、θ_ref为给定目标角位置的、θ为目标实际角位置、ΔP是粗探测器送出的脱靶量信号、θ_fsm为快速反射镜的角位置、θ_gim是机架的角位置信号、p^*是快速反射镜内环给定角位置信号、p_d是角位置平台扰动、p为测角器返回的快速反射镜角位置信号。其中快速反射镜104，快速反射镜电机103，第一测角器105-A，第二测角器105-B一起构成快速反射镜级联整体被控对象。

一种抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定系统，包括硬件和软件模块；所述的硬件包括：第一陀螺仪101-A、第二陀螺仪101-B、粗探测器相机102、快速反射镜电机103、快速反射镜104、第一测角器105-A、第二测角器105-B、主控计算机111、电机驱动器110、粗探测器机壳；其中，第一陀螺仪101-A、第二陀螺仪101-B垂直安装在粗探测器机壳106上面，与转台固联，第一陀螺仪101-A敏感方向为A轴旋转的切线方向，第二陀螺仪101-B的敏感方向为E轴转台旋转的切线方向；快速反射镜104与粗探测机壳106垂直固联，同时快速反射镜电机103与快速反射镜104垂直固联；第一测角器105A、第二测角器105-B与快速反射镜104的运动方向垂直固联，第一测角器105-A敏感方向为快速反射镜的X轴方向，也就是A轴旋转的切线方向，第二测角器105-B敏感方向为快速反射镜的Y轴方向，也就是E轴旋转的切线方向；同时电机驱动器110与快速反射镜电机103连接，以驱动快速反射镜104稳定成像。同时粗探测相机102与粗探测机壳106固联，与探测光轴平行，便于目标成像。粗探测机壳106与望远镜外壳固联。所述的陀螺仪的特性为一个角速度测量装置，测量机架A轴和E轴的角速度，其中测量的角速度中包含机架的运动信息，也包含平台传递到粗探测器视轴的扰动信息。所述的粗探测器相机为一个CCD成像系统，对目标的角位置进行提取，同时将目标的脱靶量送给机架的跟踪控制系统，本发明的重点为稳定相机中的图像，抑制平台扰动带来的成像不清晰，提取困难等问题。

所述的软件模块包括：目标跟踪控制器1001、内环角位置控制器1002、积分控制器1003；其中目标跟踪控制器1001在最外环，接收粗探测相机发来的位置误差信号ΔP，经过目标跟踪控制器调节后，送出内环角位置给定信号p^*；平台的扰动v_d经过陀螺仪测量，经过积分控制器1003得到平台的角位置扰动量p_d；内环角位置控制器1002接收目标跟踪控制器输出的给定信号p^*、平台的角位置扰动量p_d、测角器测量得到的快速反射镜的角位置信号p，其中E_p是所接收三个信号的运算结果：E_p＝p^*-p-p_d，经过内环角位置控制器1002调节后，送出初始快速反射镜电机驱动量给定u^*；电机驱动器110接收驱动量给定u^*，并计算送给快速反射镜电机的给定电流量i^*。内环角位置控制器1002根据输入的信号观测出扰动量并计算出相应的快速反射镜补偿量i^*，该量即可用来抵消掉平台扰动对粗探测器探测与成像的影响，将该量送给快速反射镜电机，稳定目标在粗探测中的成像；

所述的软件模块均运行于主控计算机111上。

一种抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定方法，利用上述的抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定系统，实现步骤如下：

第一步，测量快速反射镜104，快速反射镜电机103，第一测角器105-A，第二测角器105-B级联整体的被控对象开环特性。被控对象开环特性是指以电机驱动器的驱动给定信号u^*为输入，测角器的频率特性，其传递函数可以通过动态信号分析仪测得。使用动态信号分析仪获取该特性的频率响应曲线，后使用曲线拟合工具获得传递函数；

所述的快速反射镜级联整体的传递函数为：

其中，s为拉普拉斯算子，a_i,i＝0,1,2…n是该传递函数的分母的系数，b_j,j＝0,1,2…m是该传递函数分子的系数，m与n满足n＞m＞0,(m,n∈N⁺)，采用一对复数极点，一个单极点和一个反谐振环节，表示快速反射镜的电气特性，前传递函数如下：

其中，K是快速反射镜级联整体的增益，是快速反射镜级联整体的阻尼系数，ω₁,ω₂是快速反射镜级联整体的自然频率，/>为快速反射镜反谐振频率的谐振谷频率，/>为快速反射镜反谐振频率的谐振峰频率，ξ₁为反谐振谷的阻尼系数，ξ₂为反谐振峰的阻尼系数。

第二步，通过第一步的传递函数设计内环角位置控制器1002C_i；

设计在主控计算机111上运行的内环角位置控制器1002C_i为：

其中，K_pa为比例系数，K_ia为积分系数，s为拉普拉斯算子；该控制器的输入是目标跟踪控制器输出的给定信号p^*、平台的角位置扰动量p_d、测角器测量得到的快速反射镜的角位置信号p三个信号的运算结果E_p，其中E_p＝p^*-p-p_d，经过C_i调节后，输出驱动给定信号u^*；

第三步，设计目标跟踪控制器1001C_o；

设计在主控计算机111上运行的目标跟踪控制器1001C_o为：

其中，K_po为比例系数，K_io为积分系数，s为拉普拉斯算子；该控制器的输入为粗探测相机送出的脱靶量信号ΔP，脱靶量信号经C_o调节之后，输出位置给定信号p^*；

第四步，设计积分器控制器C_f；

设计在主控计算机111上运行的积分器控制器C_f为：

其中，K_pf为比例系数，s为拉普拉斯算子；Δ为扰动补偿控制器，积分控制器的输入为第一陀螺仪101-A，第二陀螺仪101-B输出的平台扰动信号v_d(即机架的角速度信息)，平台扰动信号v_d经C_f调节之后，输出平台的角位置扰动量p_d。

这些控制器之间以及与系统其它部件的连接关系如下：

目标跟踪控制器C_o在最外环，接收粗探测相机送出的脱靶量信号ΔP，经目标跟踪控制器C_o调节后，送出角位置给定信号p^*；积分器控制器C_f接收陀螺仪测量得到的机架角速度信息，经过积分器控制器C_f调节后送出平台扰动信号p_d，内环角位置控制器C_i接收目标跟踪控制器输出的速度给定信号p^*，平台的角位置扰动量p_d，测角器测量得到的快速反射镜的角位置信号p，经过C_i调节后，送出驱动给定信号u^*；电机驱动器接收驱动量给定u^*，并计算送给快速反射镜电机的给定电流量i^*。内环角位置控制器根据输入的信号观测出扰动量并计算出相应的快速反射镜补偿量i^*，该量即可用来抵消掉平台扰动对粗探测器探测与成像的影响，将该量送给快速反射镜电机，稳定目标在粗探测中的成像；

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)粗探测器中图像的稳定性大大增强：

由图3可以得到扰动抑制能力(图像稳定能力)为：

其中，Φ_Gim＝C_pG₂1/s,Φ_vel＝C_vG，G为机架开环被控对象，指以机架电机驱动器的驱动给定信号为输入，机架编码器为输出值时，该回路的频率特性。Φ_FSM＝C_oG₁，/>G_FSM是快速反射镜级联整体的被控对象开环特性，指以电机驱动器的驱动给定信号u^*为输入，第一测角器105-A或者第二测角器105-B为输出值时，电机驱动器，快速反射镜104，第一测角器105-A或者第二测角器105-B所构成回路，若105-A为输出值，则是快速反射镜X轴频率特性，若是105-B为输出值，则是快速反射镜Y轴频率特性。

对于积分控制器一般取时，扰动抑制能力会得到极大的提升。但受限与系统噪声的影响，Δ不可能完全取为/>否则系统引入新的扰动。一般的，积分控制器取：

对比图2中的控制方法与图3中的控制方法，可以得到当C_f取得适当时，

由于图2中的控制方法与图3中的控制方法的跟随能力一般是相当的，因此图3所示的方法的稳定能力远远优于图2中的控制方法。

(2)方法较容易实现，只需在现有粗探测器上加装一面快速反射镜以及快速反射镜驱动即可、快速反射镜控制器与机架控制器可独立设计，即可实现本方法。

(3)本发明所涉及的图像稳定提取方法，不局限于在粗探测器中实现，也可以在中波红外探测器，长波红外探测器，等安装在动平台天文望远镜上的图像探测器上实现。可以解决动平台图像探测器中目标图像受平台扰动干扰的难题。

附图说明

图1(a)是粗探测器与主镜筒几何位置关系(正视图)。

图1(b)是粗探测器与主镜筒几何位置关系(侧视图)。

图2是常规控制方法的控制框图。

图3是本发明所提出的新型高精度图像稳定方法的控制框图。

图4是本发明涉及的控制系统各部件结构框图，其中：101-A为第一陀螺仪，101-B为第二陀螺仪，102为粗探测器相机，103为快速反射镜电机，104为快速反射镜，105-A为第一测角器，105-B为第二测角器，111为主控计算机，110为电机驱动器，106为粗探测器机壳，1001为目标跟踪控制器，1002为内环角位置控制器，1003为积分控制器。

图5是快速反射镜被控对象的频率特性曲线。

图6是传统方法与新型图像稳定方法的稳定能力对比图，从图中可以看到，相较于传统方法，新型图像稳定方法的稳定能力在1Hz能提高-40dB，极大的提高了粗探测器中的图像稳定精度。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

如图1、2、3、4所示，系统的控制对象即快速反射镜104，通过安装在粗探测器机壳上的两个陀螺仪即第一陀螺仪101-A，第二陀螺仪101-B测得平台的扰动角速度v_d；通过粗探测相机102获得目标脱靶量信号并送给目标跟踪环控制器1001C_o；通过积分控制器1003C_f获得平台的扰动信号；通过第一测角器105-A、第二测角器105-B获得快速反射镜的角位置信号，同时将所得到的位置信号做运算得到内环角位置误差信号E_p并送给内环角位置控制器1002。并从内到外构建内环角位置控制器器、目标跟踪环控制器、积分控制器。

第一步：系统的安装与连接。关键是将陀螺仪成对紧固地安装于粗探测器机壳上，两个陀螺仪、敏感方向垂直，敏感方向为转台旋转的切线方向。测角器需要成对的安装于快速反射镜后方，敏感方向为快速反射镜旋转的切线方向。其他部件如中继镜，粗探测器相机的位置与其他望远镜系统相同，如图4所示。整个机械部分要保证连接的紧固，否则会给控制系统的设计带来意想不到的问题。作为整个系统的主控计算机，控制芯片最好选用实时性好的DSP芯片或者FPGA芯片。

第二步，测量快速反射镜104，快速反射镜电机103，第一测角器105-A，第二测角器105-B级联整体的被控对象开环特性。被控对象开环特性是指以电机驱动器的驱动给定信号u^*为输入，第一测角器105-A或者第二测角器105-B为输出值时，电机驱动器，快速反射镜104，第一测角器105-A或者第二测角器105-B所构成回路，若第一测角器105-A为输出值，则是快速反射镜X轴频率特性，若是第二测角器105-B为输出值，则是快速反射镜Y轴频率特性，其传递函数可以通过动态信号分析仪测得。使用动态信号分析仪获取该特性的频率响应曲线，后使用曲线拟合工具获得传递函数；。

所述的快速反射镜级联整体的传递函数为：

其中，s为拉普拉斯算子，a_i,i＝0,1,2…n是该传递函数的分母的系数，b_j,j＝0,1,2…m是该传递函数分子的系数，m与n满足n＞m＞0,(m,n∈N⁺)，采用一对复数极点，一个单极点，和一个反谐振环节，表示快速反射镜的电气特性，其传递函数如下：

从动态采集器中可以得K＝1.1269，ω₁＝100π，/>ξ₁＝0.01，ξ₂＝0.05。

第三步，通过第二步的传递函数设计内环角位置控制器1002C_i

设计在主控计算机111上运行的内环角位置控制器1002C_i为：

其中，K_pa为比例系数，K_ia为积分系数，s为拉普拉斯算子；该控制器的输入是目标跟踪控制器输出的给定信号p^*、平台的角位置扰动量p_d、测角器测量得到的快速反射镜的角位置信号p三个信号的运算结果E_p，其中E_p＝p^*-p-p_d，经过C_i调节后，输出驱动给定信号u^*；

第四步，设计目标跟踪控制器1001C_o

设计在主控计算机111上运行的目标跟踪控制器1001C_o为：

其中，K_po为比例系数，K_io为积分系数，s为拉普拉斯算子；该控制器的输入为粗探测相机送出的脱靶量信号ΔP，脱靶量信号经C_o调节之后，输出位置给定信号p^*；

第五步，设计积分器控制器C_f

设计在主控计算机111上运行的积分器控制器C_f为：

其中，K_pf为比例系数，s为拉普拉斯算子；Δ为扰动补偿控制器，积分控制器的输入为第一陀螺仪101-A，第二陀螺仪101-B输出的平台扰动信号v_d(即机架的角速度信息)，平台扰动信号v_d经C_f调节之后，输出平台的角位置扰动量p_d；

这些控制器之间以及与系统其它部件的连接关系如下：

目标跟踪控制器C_o在最外环，接收粗探测相机送出的脱靶量信号ΔP，经目标跟踪控制器C_o调节后，送出角位置给定信号p^*；积分器控制器C_f接收陀螺仪测量得到的机架角速度信息，经过积分器控制器C_f调节后送出平台扰动信号p_d，内环角位置控制器C_i接收目标跟踪控制器输出的速度给定信号p^*，平台的角位置扰动量p_d，测角器测量得到的快速反射镜的角位置信号p，经过C_i调节后，送出驱动给定信号u^*；电机驱动器接收驱动量给定u^*，并计算送给快速反射镜电机的给定电流量i^*。内环角位置控制器根据输入的信号观测出扰动量并计算出相应的快速反射镜补偿量i^*，该量即可用来抵消掉平台扰动对粗探测器探测与成像的影响，将该量送给快速反射镜电机，稳定目标在粗探测器中的成像；

图6是传统方法与新型图像稳定方法的稳定能力对比图，从图6中可以看到，相较于传统方法，新型图像稳定方法的稳定能力在1Hz能提高-40dB，极大的提高了粗探测器中的图像稳定精度。

Claims (4)

1.一种抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定系统，其特征在于：包括硬件和软件模块，其中：

所述的硬件包括：第一陀螺仪(101-A)、第二陀螺仪(101-B)、粗探测器相机(102)、快速反射镜电机(103)、快速反射镜(104)、第一测角器(105-A)、第二测角器(105-B)、主控计算机(111)、电机驱动器(110)和粗探测器机壳(106)；其中，第一陀螺仪(101-A)、第二陀螺仪(101-B)垂直安装在粗探测器机壳(106)上面，与转台固联，第一陀螺仪(101-A)敏感方向为A轴旋转的切线方向，第二陀螺仪(101-B)的敏感方向为E轴转台旋转的切线方向；快速反射镜(104)与粗探测机壳(106)垂直固联，同时快速反射镜电机(103)与快速反射镜(104)垂直固联；第一测角器(105-A)、第二测角器(105-B)与快速反射镜(104)的运动方向垂直固联，第一测角器(105-A)敏感方向为快速反射镜的X轴方向，也就是A轴旋转的切线方向，第二测角器(105-B)敏感方向为快速反射镜的Y轴方向，也就是E轴旋转的切线方向；同时电机驱动器(110)与快速反射镜电机(103)连接，以驱动快速反射镜(104)稳定成像；同时粗探测器相机(102)与粗探测机壳(106)固联，与探测光轴平行，便于目标成像；粗探测机壳(106)与望远镜外壳固联；所述的陀螺仪的特性为一个角速度测量装置，测量机架A轴和E轴的角速度，其中测量的角速度中包含机架的运动信息，也包含平台传递到粗探测器视轴的扰动信息；所述的粗探测器相机为一个CCD成像系统，对目标的角位置进行提取，同时将目标的脱靶量送给机架的跟踪控制系统；

所述的软件模块包括：目标跟踪控制器(1001)、内环角位置控制器(1002)、积分控制器(1003)；其中目标跟踪控制器(1001)在最外环，接收粗探测器相机发来的位置误差信号ΔP，经过目标跟踪控制器调节后，送出内环角位置给定信号p^*；平台的扰动v_d经过陀螺仪测量，经过积分控制器(1003)得到平台的角位置扰动量p_d；内环角位置控制器(1002)接收目标跟踪控制器输出的给定信号p^*、平台的角位置扰动量p_d、测角器测量得到的快速反射镜的角位置信号p，其中E_p是所接收三个信号的运算结果：E_p＝p^*-p-p_d，经过内环角位置控制器(1002)调节后，送出初始快速反射镜电机驱动量给定u^*；电机驱动器(110)接收驱动量给定u^*，并计算送给快速反射镜电机的给定电流量i^*；给定电流量i^*即可用来抵消掉平台扰动对粗探测器探测与成像的影响，将给定电流量i^*送给快速反射镜电机，稳定目标在粗探测器中的成像；

所述的软件模块均运行于主控计算机(111)上。

2.一种抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定方法，利用权利要求1所述的抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定系统，其特征在于：该方法实现步骤如下：

第一步，测量快速反射镜(104)，快速反射镜电机(103)，第一测角器(105-A)，第二测角器(105-B)级联整体的被控对象开环特性；被控对象开环特性是指以电机驱动器的驱动给定信号u^*为输入，第一测角器(105-A)或者第二测角器(105-B)为输出值时，电机驱动器，快速反射镜(104)，第一测角器(105-A)或者第二测角器(105-B)所构成回路，若105-A为输出值，则是快速反射镜X轴频率特性，若是105-B为输出值，则是快速反射镜Y轴频率特性，其传递函数通过动态信号分析仪测得，使用动态信号分析仪获取该特性的频率响应曲线，后使用曲线拟合工具获得传递函数；

所述的快速反射镜级联整体的传递函数为：

其中，s为拉普拉斯算子，a_i,i＝0,1,2…n是该传递函数的分母的系数，b_j,j＝0,1,2…m是该传递函数分子的系数，m与n满足n＞m＞0,m,n∈N⁺，采用一对复数极点，一个单极点和一个反谐振环节，表示快速反射镜的电气特性，前传递函数如下：

其中，K是快速反射镜级联整体的增益，是快速反射镜级联整体的阻尼系数，ω₁,ω₂是快速反射镜级联整体的自然频率，/>为快速反射镜反谐振频率的谐振谷频率，/>为快速反射镜反谐振频率的谐振峰频率，ξ₁为反谐振谷的阻尼系数，ξ₂为反谐振峰的阻尼系数；

第二步，通过第一步的传递函数设计内环角位置控制器C_i(1002)；

设计在主控计算机(111)上运行的内环角位置控制器C_i(1002)为：

其中K_pa为比例系数，K_ia为积分系数，s为拉普拉斯算子；该控制器的输入是目标跟踪控制器输出的给定信号p^*、平台的角位置扰动量p_d、测角器测量得到的快速反射镜的角位置信号p三个信号的运算结果E_p，其中E_p＝p^*-p-p_d，经过C_i调节后，输出驱动给定信号u^*；

第三步，设计目标跟踪控制器C_o(1001)；

设计在主控计算机(111)上运行的目标跟踪控制器C_o(1001)为：

其中，K_po为比例系数，K_io为积分系数，s为拉普拉斯算子；该控制器的输入为粗探测器相机送出的脱靶量信号ΔP，脱靶量信号经C_o调节之后，输出位置给定信号p^*；

第四步，设计积分控制器C_f；

设计在主控计算机(111)上运行的积分控制器C_f为：

其中，K_pf为比例系数，s为拉普拉斯算子；Δ为扰动补偿控制器；积分控制器的输入为第一陀螺仪(101-A)、第二陀螺仪(101-B)输出的平台扰动信号v_d即机架的角速度信息，平台扰动信号v_d经C_f调节之后，输出平台的角位置扰动量p_d；

目标跟踪控制器C_o在最外环，接收粗探测器相机送出的脱靶量信号ΔP，经目标跟踪控制器C_o调节后，送出角位置给定信号p^*；积分控制器C_f接收陀螺仪测量得到的机架角速度信息，经过积分控制器C_f调节后送出平台扰动信号p_d，内环角位置控制器C_i接收目标跟踪控制器输出的速度给定信号p^*，平台的角位置扰动量p_d，测角器测量得到的快速反射镜的角位置信号p，经过C_i调节后，送出驱动给定信号u^*；电机驱动器接收驱动量给定u^*，并计算送给快速反射镜电机的给定电流量i^*，给定电流量i^*即可用来抵消掉平台扰动对粗探测器探测与成像的影响，将给定电流量i^*送给快速反射镜电机，稳定目标在粗探测器中的成像。

3.根据权利要求2所述的抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定方法，其特征在于：所述的第一步、第二步所设计的控制器是PI型控制器、PID型控制器或模糊控制器。

4.根据权利要求2所述的抑制载体扰动的大型天文望远镜目标图像稳定方法，其特征在于：所述第四步所设计的积分控制器中的扰动补偿控制器取时，扰动抑制能力会得到极大的提升，其中，/>是快速反射镜内环角位置闭环的传递函数的估计量，G_FSM是快速反射镜级联整体的被控对象开环特性，指以快速反射镜电机驱动器(110)的驱动给定信号u^*为输入，第一测角器(105-A)或者第二测角器(105-B)为输出值时，电机驱动器，快速反射镜(104)，第一测角器(105-A)或者第二测角器(105-B)所构成回路，若105-A为输出值，则是快速反射镜X轴频率特性，若是105-B为输出值，则是快速反射镜Y轴频率特性，但受限于系统噪声的影响，Δ不可能完全等于/>否则系统引入新的扰动，取：

其中，κ是积分控制器的带宽，由系统的噪声和快速反射镜的带宽综合决定，κ≤ω_fsm，ω_fsm是快速反射镜的闭环带宽，n＝Den-Num，Num是的分子的阶次，Den是/>的分母的阶次，设计Δ，使积分控制器C_f物理可实现，即是，积分控制器C_f的分母阶次要大于等于分子。