[發(fā)明專利]單對(duì)磁極磁編碼器中的誤差處理方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110365858.4
• 申請(qǐng)日: 2011-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN103115641A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾一凡;姜芳芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D18/00
• 分類號(hào): G01D18/00;G01D5/12
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標(biāo)代理有限公司 21107
• 代理人: 韓輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單對(duì)磁極磁編碼器輸出信號(hào)的誤差處理方法，是對(duì)具體涉及了在零位誤差、靈敏度誤差、正交誤差以及鐵磁干擾等情況下的基于橢圓假設(shè)的誤差補(bǔ)償領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，角位移傳感器的應(yīng)用日趨廣泛，單對(duì)磁極磁編碼器作為一種重要的高精度數(shù)字化測(cè)角元件，其分辨率和精度的要求越來越高，提高和保證其測(cè)量精度是國內(nèi)外同行業(yè)內(nèi)十分關(guān)注的問題。目前，單對(duì)磁極磁編碼器中誤差的主要來源有零位誤差、靈敏度誤差、正交誤差及鐵磁干擾等。

目前國內(nèi)外還沒有針對(duì)單對(duì)磁極磁編碼器的誤差補(bǔ)償方法的研究的文獻(xiàn)，但在光電編碼器的誤差補(bǔ)償領(lǐng)域，提出了針對(duì)細(xì)分誤差采用乘法倍頻技術(shù)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，其中莫爾條紋正交偏差引入的細(xì)分誤差最大，針對(duì)由此引起的細(xì)分誤差可采用莫爾條紋正交偏差的自適應(yīng)補(bǔ)償方法進(jìn)行補(bǔ)償；針對(duì)光電編碼器誤差非線性、模型不確定的特點(diǎn)，采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，該方法不需預(yù)先知道誤差的成因及分布規(guī)律，網(wǎng)絡(luò)具有良好的泛化能力，經(jīng)過補(bǔ)償后，光電編碼器的精度得到了明顯的改善。在磁羅盤的誤差分析與補(bǔ)償領(lǐng)域中，有的文獻(xiàn)中采用給定基準(zhǔn)法，但這種試驗(yàn)方法耗時(shí)耗資都較大；還有的文獻(xiàn)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，此法對(duì)非線性函數(shù)具有任意逼近和自適應(yīng)能力，這就為磁羅盤的誤差補(bǔ)償提供了一種簡(jiǎn)單而有效的方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的優(yōu)點(diǎn)是不需要建立較精確的數(shù)學(xué)模型，即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效辨識(shí)，而且自適應(yīng)能力強(qiáng)，但由于客觀因素限制，會(huì)使某類樣本數(shù)目比較少，導(dǎo)致這些樣本不能完全覆蓋特征空間，另外，各類樣本數(shù)目分布也可能很不均勻，這些限制都會(huì)影響到補(bǔ)償精度；還有的文獻(xiàn)采用最小二乘擬合法，最小二乘擬合法有較高的“精度-時(shí)間”比，但操作過于繁瑣，效率較低。

基于對(duì)以上領(lǐng)域誤差補(bǔ)償方法的研究并分析各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，在單對(duì)磁極磁編碼器輸出信號(hào)的誤差處理領(lǐng)域，迫切需要能夠提出一個(gè)簡(jiǎn)單有效的基于橢圓假設(shè)的自動(dòng)補(bǔ)償法及誤差補(bǔ)償?shù)乃惴ǎ靡韵饲笆鏊惴ㄖ泄逃械淖x數(shù)誤差與不必要的人為失誤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，特別是將含有各種誤差參數(shù)的橢圓變回只含圓周誤差參數(shù)的圓的過程，而提供一種基于橢圓假設(shè)的自動(dòng)補(bǔ)償法及誤差補(bǔ)償算法的單對(duì)磁極磁編碼器中的誤差處理方法，通過對(duì)每種誤差特性的分析，總結(jié)出一個(gè)誤差共性的表達(dá)式，然后采用基于橢圓假設(shè)的自動(dòng)補(bǔ)償法及其誤差補(bǔ)償?shù)乃惴ㄟM(jìn)行誤差補(bǔ)償。理論上，在沒有誤差的情況下，磁編碼器輸出的兩路信號(hào)H_x，H_y合起來是一個(gè)圓的參數(shù)方程。也就是說，當(dāng)從0°到360°變化一周時(shí)，H_x和H_y合成向量的頂點(diǎn)在平面上的軌跡是圓。但是再考慮誤差的情況下，誤差系數(shù)的影響使H_x和H_y合成向量頂點(diǎn)的軌跡不再是圓。如果能從數(shù)學(xué)上描述該軌跡，H_x和H_y合成向量頂點(diǎn)的軌跡變?yōu)橐粋€(gè)橢圓。將橢圓變回圓的過程即為誤差補(bǔ)償?shù)倪^程。采用基于橢圓假設(shè)的自動(dòng)補(bǔ)償法及誤差補(bǔ)償?shù)乃惴軌蛴行У奶岣咝盘?hào)的質(zhì)量、提高精度、大幅度降低成本、節(jié)省時(shí)間。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：這種單對(duì)磁極磁編碼器中的誤差處理方法，其特點(diǎn)是利用單對(duì)磁極磁編碼器產(chǎn)生兩路信號(hào)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后存入微處理器，然后對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行誤差分析，分別總結(jié)出其各自的表達(dá)式，所述的零位誤差分析的表達(dá)式