航空相机作为获取地面信息的重要手段之一,近年来已经广泛应用于军事和民用领域。为了实现大收容宽度成像,航空相机常采用单镜头沿旁向摆扫的成像方式,在拍摄时两个方向均产生像移,因此获取的图像不够清晰。针对这一问题,采用光学式振镜对摆扫和飞行方向进行像移补偿,本文研究了振镜式像移补偿方法,并在已有的摆扫方向像移补偿一维振镜的基础上增加第二个补偿方向,用于飞行方向的像移补偿,解决依靠缩短曝光时间的补偿方法,不仅可以提高曝光时间,而且可以扩展相机适应的环境照度范围。本文主要从以下几个方面进行研究:通过对振镜组成、工作原理及应用于像移补偿原理的研究,提出在已有的一维振镜基础上增加另一个运动方向,用于补偿飞行方向的像移的方案,并进行了系统的总体设计及器件、电机等的选型分析。根据飞行方向的性能指标设计该方向的控制系统,其中由于振镜在正扫时属于速度跟随系统,回扫时属于位置跟随系统,因此设计了经典三环控制器。针对经典控制算法不能适应参数时变和模型不确定等问题,本文对不依赖于精确的模型的模糊控制算法展开研究,但是当模糊规则确定时,就固定不变,随着误差不断趋于零,模糊划分不够合理,因此采用可变论域模糊控制算法对位置环PID参数进行整定。振镜控制系统的控制精度不仅仅取决于控制器的参数,其软硬件系统的性能也直接影响其精度,根据振镜组成元件参数和性能指标,对飞行方向控制系统的硬件和软件进行了设计。为了验证振镜飞行方向控制系统性能,首先通过Matlab仿真验证性能指标,然后搭建硬件实验平台进行实验,实验结果表明可变论域模糊PID算法能够提高振镜控制系统动态响应性能。