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激光惯性约束核聚变因能量高、无污染且可提供经济、安全的能源，已成为解决未来能源危机的有效途径之一，目标靶精密定位是实现惯性约束核聚变的技术难题。当立体视觉引导下的目标靶定位到真空靶室中心附近很小范围内时，密封屏蔽罩快速分离，屏蔽罩支架扭转弹性振动引起目标靶支撑机构—长悬臂末端位置偏移，极大的影响了目标靶精密定位能力，迫切需要研究低频扰动下，提高目标靶定位精度的理论与方法。因此，研究基于视觉的目标靶定位系统动力学模型与控制方法具有重要的理论和应用价值。 针对屏蔽罩快速分离过程中，支架扭转弹性振动引起目标靶位姿误差的问题，提出了描述目标靶定位系统机械结构和弹性振动的集中-分布参数动力学模型，该模型能够对支架引起的机械共振和目标靶位姿误差进行定量分析;针对视觉引导下的目标靶精密定位问题，分别提出了多目标非线性约束算法对系统机械结构参数进行优化设计和基于动态Quasi-Newton算法对目标靶进行无标定伺服控制，上述两种算法能够很好的实现目标靶精密定位。 本文主要工作和创新点如下: (1)针对屏蔽罩系统结构不统一的问题，设计了一种基于蜗轮蜗杆机构的快速自开合屏蔽罩系统。屏蔽罩系统的机械特性直接影响目标靶定位系统的稳定性，通过Adams仿真模型和性能测试分析了四杆机构、斜齿轮机构和蜗轮蜗杆机构在驱动力矩稳定性、结构复杂性和零件标准化程度等方面的优劣。综合考虑设计指标、几何尺寸和裕量等条件限制，搭建了基于蜗轮蜗杆机构的快速自开合屏蔽罩系统实验平台。 (2)针对屏蔽罩高速分离过程中，支架扭转弹性振动引起目标靶位姿误差的问题，提出了集中-分布参数动力学模型描述目标靶定位系统的方法，其中利用扭转弹性动力学模型描述支架振动、横向动力学模型描述长悬臂末端位置误差和集中参数模型描述驱动与传动机构的机械特性。通过目标靶定位系统ANSYS模态分和静力学实验，证明了所建模型的正确性。 针对低频扰动下目标靶精密定位问题，提出了两种有效的方法: (a)提出利用多目标非线性约束优化算法对系统机械结构参数进行优化设计。为削弱机械共振对目标靶定位系统动态性能的影响，改善系统动力学特性，分析机械参数间的数学相关性，对机械结构参数进行定量优化设计。实验结果表明，优化后系统共振频率提高了60％，长悬臂末端位置误差减小了10μm，有效的抑制了机械共振，提高了目标靶的定位精度。 (b)提出基于动态Quasi-Newton算法的目标靶定位控制策略。针对动态Broyden算法在线更新的图像雅克比矩阵出现发散的缺陷，应用迭代最小二乘法提高系统的稳定性和响应速度。利用动态Quasi-Newton算法实时调整定位机器人各运动轴变化量。实验表明，该策略能够实现目标靶的位置精度为9μm，姿态精度为0.01°。