[發明專利]一種局部正弦輔助的光柵尺測量誤差自適應補償方法

有效

• 申請號: 202110082440.6
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112923847B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 蔡念;李文劍;陳梅云;王晗
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G06F17/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 許慶勝

1.一種局部正弦輔助的光柵尺測量誤差自適應補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

S101：基于考慮光柵尺產生的儀器誤差和背景環境干擾因素，通過將預設的正弦信號疊加到所述光柵尺的原測量誤差信號中，從而重構所述光柵尺的測量誤差信號；

S102：采用經驗模態分解算法將重構的測量誤差信號分解成多個IMF分量；

S103：對每個IMF分量進行奇異值分解，獲得每個IMF分量對應的非零奇異值；

S104：基于預設的自適應IMF篩選條件進行閾值變換，從而篩選出符合所述預設的自適應IMF篩選條件的IMF分量作為趨勢誤差分量；

S105：將所述趨勢誤差分量對應的IMF分量累加后作為所述光柵尺的所述原測量誤差信號的總趨勢誤差分量；

S106：將所述總趨勢誤差分量作為誤差補償信號對所述光柵尺進行補償；

所述步驟S101之前包括：

S1101：通過判斷所述光柵尺的兩個相鄰的原測量誤差信號的幅值變化量是否小于所述兩個相鄰的原測量誤差信號所對應的極值區域的極值差的預設倍數，若上述判斷為是，則判定所述極值區域相應的所述原測量誤差信號存在數據異常段；

所述步驟S101具體包括：

對所述數據異常段加入預設幅度值的單個周期正弦信號，從而局部調整原始數據的極值分布情況，進而構造所述光柵尺的重構測量誤差；

所述步驟S104具體包括：

S1041：根據每個IMF分量進行奇異值分解前后的分量，基于下式4～8的篩選條件，通過變換所述篩選條件的相關性系數閾值獲得一系列相對應的最優有效秩，所述最優有效秩定義為r_opt：

r_opt＝r 式4

s.t.C_r(c_i(t),S_i,r)＞ε 式5

DC_r＝C_r+1-C_r r＝1,...,R-1 式6

DC_r-1＜ε₁ 式7

DC_r＜ε₁ 式8

上式4～8中，r為重構誤差信號分量所選取的非零奇異值的個數；C_r為對IMF分量利用不同非零奇異值重構誤差信號分量的相關性系數；c_i(t)為經驗模態分解后的第i個IMF分量；S_i,r為第i個IMF分量利用r個奇異值重構的重構誤差信號分量；ε為IMF分量利用不同非零奇異值重構誤差信號分量的相關性系數閾值；R為非零奇異值總數；DC_r為隨奇異值個數r增加所重構的重構誤差信號分量的相關性系數增量；DC_r-1為第r-1個奇異值相應的相關性系數的增量；ε₁為預設的所述非零奇異值的有效秩增加對相關性系數影響的閾值；

S1042：將相關性系數閾值的步長平均分成多段，當每段的相關性系數閾值所對應的最優有效秩的最小值等于相應段的相關性系數閾值相應的平均有效秩時，通過比較多段的相關性系數閾值所對應的最優有效秩，獲得多段的相關性系數閾值所對應的最優有效秩中的最小值作為當前IMF分量的最小的最優奇異值有效秩；

S1043：通過下式9計算得到所述IMF分量對應的重要因子，通過判斷所述重要因子是否大于預設重要因子閾值，當上述判斷為是時，則判定所述IMF分量為趨勢誤差分量：

式9中，P為重要因子，ε_max為預設的最大相關性閾值，取值為0.99，r_max為預設的最大相關性閾值對應的奇異最優有效等級，r'_opt為最小的最優奇異值有效秩，ε'為r'_opt相應的最大相關性系數閾值；

S1044：通過所述步驟S1043獲取所有符合篩選條件的IMF分量，從而確定所有趨勢誤差分量對應的IMF分量。

2.根據權利要求1所述的局部正弦輔助的光柵尺測量誤差自適應補償方法，其特征在于，所述步驟S1101之前包括：

S1001：采用線性插值對所述光柵尺的原測量誤差信號進行線性插值處理。