專利名稱：單對磁極磁編碼器中的誤差處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理方法，是對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，單對磁極磁編碼器作為一種重要的高精度數(shù)字化測角元件，其分辨率和精度的要求越來越高，提高和保證其測量精度是國內(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)外還沒有針對單對磁極磁編碼器的誤差補償方法的研究的文獻(xiàn)，但在光電編碼器的誤差補償領(lǐng)域，提出了針對細(xì)分誤差采用乘法倍頻技術(shù)對其進(jìn)行補償，其中莫爾條紋正交偏差引入的細(xì)分誤差最大，針對由此引起的細(xì)分誤差可采用莫爾條紋正交偏差的自適應(yīng)補償方法進(jìn)行補償；針對光電編碼器誤差非線性、模型不確定的特點，采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對誤差進(jìn)行補償，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償領(lǐng)域中，有的文獻(xiàn)中采用給定基準(zhǔn)法，但這種試驗方法耗時耗資都較大；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償提供了一種簡單而有效的方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的優(yōu)點是不需要建立較精確的數(shù)學(xué)模型，即可對系統(tǒng)進(jìn)行有效辨識，而且自適應(yīng)能力強，但由于客觀因素限制，會使某類樣本數(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，這些限制都會影響到補償精度；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-時間”比，但操作過于繁瑣，效率較低。基于對以上領(lǐng)域誤差補償方法的研究并分析各種方法的優(yōu)缺點，在單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理領(lǐng)域，迫切需要能夠提出一個簡單有效的基于橢圓假設(shè)的自動補償法及誤差補償?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)的自動補償法及誤差補償算法的單對磁極磁編碼器中的誤差處理方法，通過對每種誤差特性的分析，總結(jié)出一個誤差共性的表達(dá)式，然后采用基于橢圓假設(shè)的自動補償法及其誤差補償?shù)乃惴ㄟM(jìn)行誤差補償。理論上，在沒有誤差的情況下，磁編碼器輸出的兩路信號Hx，Hy合起來是一個圓的參數(shù)方程。也就是說，當(dāng)從0°到360°變化一周時，Hx和Hy合成向量的頂點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Hx和Hy合成向量頂點的軌跡不再是圓。如果能從數(shù)學(xué)上描述該軌跡，Hx和Hy合成向量頂點的軌跡變?yōu)橐粋€橢圓。將橢圓變回圓的過程即為誤差補償?shù)倪^程。采用基于橢圓假設(shè)的自動補償法及誤差補償?shù)乃惴軌蛴行У奶崧?目號的質(zhì)量、提聞精度、大幅度降低成本、節(jié)省時間。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:這種單對磁極磁編碼器中的誤差處理方法，其特點是利用單對磁極磁編碼器產(chǎn)生兩路信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后存入微處理器，然后對兩路信號進(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
權(quán)利要求
1.一種單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理方法，其特征在于首先由單對磁極磁編碼器產(chǎn)生兩路信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后存入微處理器，然后對兩路信號進(jìn)行誤差分析，產(chǎn)生的主要誤差有: (1)由于傳感器、模擬電路和A/D轉(zhuǎn)換的零點不為零所引起的零位誤差； (2)由于兩個傳感器的靈敏度不相同引起的靈敏度誤差； (3)由于制造時不能保證兩個傳感器測量軸相互垂直，而且輸出信號存在相位偏差和幅值偏差等造成信號的正交誤差； (4)由于在實驗環(huán)境中存在外界磁場的干擾，從而產(chǎn)生的鐵磁干擾。
然后對每一種誤差進(jìn)行分析，總結(jié)出各自的誤差表達(dá)式，并分析考慮各種因素影響時誤差的共性，總結(jié)出描述這種共性的表達(dá)式，最后采用基于橢圓假設(shè)的自動補償法及其誤差補償?shù)乃惴ǎ朔ㄊ菍⒄`差的形成過程比作是從圓到橢圓的變化過程，求出誤差系數(shù)及誤差補償系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理方法，其特征在于:所述的零位誤差分析的誤差表達(dá)式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理方法，其特征在于:所述的靈敏度誤差分析的表達(dá)式
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理方法，其特征在于:所述的正交誤差分析的表達(dá)式
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理方法，其特征在于:所述的鐵磁干擾誤差分析的表達(dá)式
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理方法，其特征在于:所述的誤差共性的表達(dá)式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理方法，其特征在于:單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差共性的表達(dá)式，將誤差的形成過程看作是圓到橢圓的變換過程，假設(shè)Ae等于對角矩陣Kh、對稱矩陣％和正交矩陣扒的乘積，其表達(dá)式
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單對磁極磁編碼器輸出信號的誤差處理方法，其特點是首先由單對磁極磁編碼器產(chǎn)生兩路信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后存入微處理器，然后對兩路信號進(jìn)行誤差分析，產(chǎn)生誤差的主要因素有1.零位誤差、2.靈敏度誤差、3.正交誤差、4.鐵磁干擾。然后對每一種誤差進(jìn)行分析，總結(jié)出各自的誤差表達(dá)式，為了便于誤差補償，有必要分析考慮各種因素影響時誤差的共性，總結(jié)出描述這種共性的表達(dá)式，在表達(dá)式中定義的誤差系數(shù)是該表達(dá)式的關(guān)鍵參數(shù)。最后采用基于橢圓假設(shè)的自動補償法及其誤差補償?shù)乃惴ǎ朔ㄊ菍⒄`差的形成過程比作是從圓到橢圓的變化過程，求出誤差系數(shù)及誤差補償系數(shù)。本發(fā)明技術(shù)方案誤差補償精度高，計算量小。
文檔編號G01D18/00GK103115641SQ201110365858
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者曾一凡, 姜芳芳 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)