基于微惯性传感器的高灵敏度随动控制技术

作     者：张天 靳舒馨 王强 段晓波 刘铁成 牛海涛 侯曾 杨毅 刘彤 ZHANG Tian;JIN Shuxin;WANG Qiang;DUAN Xiaobo;LIU Tiecheng;NIU Haitao;HOU Zeng;YANG Yi;LIU Tong

作者机构：中国兵器工业计算机应用技术研究所北京100089 北京卫星导航中心北京100094 北京理工大学自动化学院北京100081 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2023年第44卷第2期

页      面：566-576页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61973034、U1913203、61903034、CJSPQ2018229) 装备发展部预先研究项目(7150212) 

主　　题：微惯性传感器 随动控制 互补滤波 模糊控制 

摘      要：目前的随动控制装备因难以满足传感器与执行器对实时性、准确性与稳定性需求,出现控制延迟大、执行精度低等问题,极大地限制了随动控制装备应用空间。针对上述问题,提出一种基于微惯性器件与模糊控制云台的低延迟高精度随动控制技术。该技术使用微机电系统惯性测量单元(MEMS IMU)获取高灵敏度体感姿态数据,并使用该姿态数据对双轴云台进行实时高精度随动控制。相对于传统技术手段,本研究通过传感器的实时采集算法改进与云台的高频位置闭环模糊PID控制设计,用低成本实现了低延迟高精度随动控制功能。实测结果表明,系统在连续动作命令发出后88.17 ms时间内达到了1.478°(1σ)的云台位置响应精度,可满足高灵敏度随动控制需求;新技术适用于无人机控制与观察、车载雷达与武器站控制等领域,可大幅度降低设备操控复杂度,提升控制特性。