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针对视觉延迟的问题，提出采用改进的Smith预估器（MSP）来改善视觉伺服系统的控制品质。在对基于位置的动态“look-and-move”视觉伺服系统特性分析的基础上，建立了基于MSP视觉伺服系统的结构，同时建立了视觉伺服系统的分时模型。在微操作机器人平台上进行了点到点、抗干扰和微齿轮的跟踪抓取实验。结果表明。与只有PID控制器的视觉伺服系统相比，带MSP的视觉伺服系统具有更好的控制品质。克服了由于图像采集、传输和处理导致的视觉伺服延迟而严重影响控制系统的品质局限，并克服了传统方法通过减小系统增益来增强系