随动控制系统中，随动精度与随动时延均为关键性指标

随着现代军事装备的智能升级，武器装备对感知、认知和智能控制的要求越来越高。作为一种典型的智能装备，随动装备通过多种技术手段直接将受控对象与控制人员的身体动作相结合，实现自然人机交互，提高作战效率。

在随动控制系统中，随动精度和随动延迟是关键指标。它们共同决定了随动控制设备的人机交互体验，要求机电系统不仅能满足实时需求，还能满足精度指标。因此，考虑实时性和准确性的系统方案成为随动系统的设计难点。

中国武器工业计算机应用技术研究所和北京卫星导航中心的研究人员提出了一种基于微惯性装置和模糊控制云台的低延迟身体感觉随动控制技术BA10358F-E2，以解决随动精度和随动延迟问题。该技术使用微惯性单元(MEMSIMU)获取高灵敏度体感姿态数据，并使用该姿态数据实时高精度随动控制双轴平台。通过改进低成本、高采样频率的姿态算法和高实时性和响应精度的小双轴平台模糊控制算法，可以在88.17ms实现均方根误差(RMSE)1.478°随动控制。随动控制系统可以满足无人机控制和观察、车载雷达和武器站控制，可以大大降低设备控制的复杂性，提高控制特性。相关研究成果已发表在《军事工程杂志》杂志上。

在这项工作中，研究人员选择了由微惯性传感器和小型云平台组成的跟踪系统作为研究对象，分别设计了实时姿态采集算法和云平台控制方案，以提高跟踪系统的实时性和准确性。在姿态解决方案方面，选择低成本的小六轴微机电惯性测量单元作为传感单元，通过姿态解决方案和互补滤波器获得实时、准确的姿态信息。在云平台控制中，使用模糊控制PID考虑到非线性输入机电响应的实时性和准确性，高频位置闭环算法改进了现有双轴云台机电控制系统。

数字PID控制器设计

研究人员设计了三个实验，以验证基于微惯性设备和模糊控制云台的随动系统控制的实时性和准确性。“姿势测量精度实验”，利用高精度双轴转台验证惯性器件的短期测量精度，验证随动系统的姿态测量精度。“头部运动测量实验”，使用第一个实验中的姿势测量系统来测量人类头部运动，以获得人类头部运动的典型参数。最后，结合第二个实验中人类头部运动的典型参数“位置随动控制实验”综合代表微惯性器件和模糊控制云台随动系统的性能，验证随动系统的实时性和准确性。

位置随动响应实验

结果表明，在实验过程300 s内，综合低速、间歇、大范围、高速、摆动等运动形式，随动系统精度高，可达到888.17ms实现均方根误差(RMSE)1.478°随动运动的精度可以满足位置随动控制的精度要求。这种精度主要受机电控制环节的限制。一方面，可以通过负载、编码器、机械结构和电缆来降低旋转惯量来提高响应速度和精度；另一方面，提高电机效率可以在单位旋转惯性下实现更高的功率输出，也可以提高随动系统的机电特性。

通过传感器的实时采集算法，改进了云台的高频位置闭环模糊度PID控制设计以低成本实现低延迟、高精度的随动控制功能。研究人员表示，今后将继续进行相应的优化。一方面，将引入观察量，提高随动控制的长期稳定性；另一方面，继续提高执行器的机电性能，提高随动控制的响应速度和精度。

指标时延精度随动控制系统闭环

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