空中可见光相机对地面目标成像因其具有较高的民用、军事价值,而日益受到众多学者和工程师的重视。为了获取更大范围的图像,非平衡负载像面扫描系统采用凸轮机构实现相机动态扫描。相机图像传感器在匀速段成像,匀速段转动越平稳,相机成像质量越高,拼接效果越好。然而,凸轮及旋转平台重力分量作用到电机轴上,对电机产生周期性扰动,影响稳速转动。为此,需要研究控制方法来抑制周期性扰动对电机匀速转动的影响,本文则采用自抗扰控制技术。首先,建立非平衡负载系统模型,分析其扰动的基本形式。然后,介绍自抗扰控制器的基本结构。其次,针对n阶被控对象设计n阶自抗扰控制器并推导其传递函数。针对二阶线性自抗扰控制器,在频域研究其控制参数变化对闭环系统的影响,并对其鲁棒性进行探究。再次,系统输出含有测量噪声导致参数辨识不准确,针对此问题提出一种新的参数辨识方法,将其应用到自抗扰控制输入增益辨识中。最后,针对该非平衡像面扫描系统,研究了扩张状态观测器中添加扰动信息的自抗扰控制,无扰切换控制以及降阶自抗扰控制。仿真表明,扩张状态观测器中加入扰动信息越充分,相应的自抗扰控制效果越好；无扰切换控制避免了扩张状态观测器峰值对控制的影响,且切换前后输出平滑过渡；在控制性能一致的情况下,降阶扩张状态观测器的观测带宽更小,噪声影响更小。