专利名称：单对磁极磁编码器中的误差处理方法
技术领域：
本发明涉及一种单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，是对具体涉及了在零位误差、灵敏度误差、正交误差以及铁磁干扰等情况下的基于椭圆假设的误差补偿领域。
背景技术：
随着科学技术的发展，角位移传感器的应用日趋广泛，单对磁极磁编码器作为一种重要的高精度数字化测角元件，其分辨率和精度的要求越来越高，提高和保证其测量精度是国内外同行业内十分关注的问题。目前，单对磁极磁编码器中误差的主要来源有零位误差、灵敏度误差、正交误差及铁磁干扰等。目前国内外还没有针对单对磁极磁编码器的误差补偿方法的研究的文献，但在光电编码器的误差补偿领域，提出了针对细分误差采用乘法倍频技术对其进行补偿，其中莫尔条纹正交偏差引入的细分误差最大，针对由此引起的细分误差可采用莫尔条纹正交偏差的自适应补偿方法进行补偿；针对光电编码器误差非线性、模型不确定的特点，采用RBF神经网络对误差进行补偿，该方法不需预先知道误差的成因及分布规律，网络具有良好的泛化能力，经过补偿后，光电编码器的精度得到了明显的改善。在磁罗盘的误差分析与补偿领域中，有的文献中采用给定基准法，但这种试验方法耗时耗资都较大；还有的文献采用神经网络算法，此法对非线性函数具有任意逼近和自适应能力，这就为磁罗盘的误差补偿提供了一种简单而有效的方法，神经网络算法的优点是不需要建立较精确的数学模型，即可对系统进行有效辨识，而且自适应能力强，但由于客观因素限制，会使某类样本数目比较少，导致这些样本不能完全覆盖特征空间，另外，各类样本数目分布也可能很不均匀，这些限制都会影响到补偿精度；还有的文献采用最小二乘拟合法，最小二乘拟合法有较高的“精度-时间”比，但操作过于繁琐，效率较低。基于对以上领域误差补偿方法的研究并分析各种方法的优缺点，在单对磁极磁编码器输出信号的误差处理领域，迫切需要能够提出一个简单有效的基于椭圆假设的自动补偿法及误差补偿的算法，用以消除了前述算法中固有的读数误差与不必要的人为失误。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，特别是将含有各种误差参数的椭圆变回只含圆周误差参数的圆的过程，而提供一种基于椭圆假设的自动补偿法及误差补偿算法的单对磁极磁编码器中的误差处理方法，通过对每种误差特性的分析，总结出一个误差共性的表达式，然后采用基于椭圆假设的自动补偿法及其误差补偿的算法进行误差补偿。理论上，在没有误差的情况下，磁编码器输出的两路信号Hx，Hy合起来是一个圆的参数方程。也就是说，当从0°到360°变化一周时，Hx和Hy合成向量的顶点在平面上的轨迹是圆。但是再考虑误差的情况下，误差系数的影响使Hx和Hy合成向量顶点的轨迹不再是圆。如果能从数学上描述该轨迹，Hx和Hy合成向量顶点的轨迹变为一个椭圆。将椭圆变回圆的过程即为误差补偿的过程。采用基于椭圆假设的自动补偿法及误差补偿的算法能够有效的提闻 目号的质量、提闻精度、大幅度降低成本、节省时间。 本发明的技术解决方案是:这种单对磁极磁编码器中的误差处理方法，其特点是利用单对磁极磁编码器产生两路信号，经过A/D转换后存入微处理器，然后对两路信号进行误差分析，分别总结出其各自的表达式，所述的零位误差分析的表达式
权利要求
1.一种单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，其特征在于首先由单对磁极磁编码器产生两路信号，经过A/D转换后存入微处理器，然后对两路信号进行误差分析，产生的主要误差有: (1)由于传感器、模拟电路和A/D转换的零点不为零所引起的零位误差； (2)由于两个传感器的灵敏度不相同引起的灵敏度误差； (3)由于制造时不能保证两个传感器测量轴相互垂直，而且输出信号存在相位偏差和幅值偏差等造成信号的正交误差； (4)由于在实验环境中存在外界磁场的干扰，从而产生的铁磁干扰。
然后对每一种误差进行分析，总结出各自的误差表达式，并分析考虑各种因素影响时误差的共性，总结出描述这种共性的表达式，最后采用基于椭圆假设的自动补偿法及其误差补偿的算法，此法是将误差的形成过程比作是从圆到椭圆的变化过程，求出误差系数及误差补偿系数。
2.根据权利要求1所述的单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，其特征在于:所述的零位误差分析的误差表达式
3.根据权利要求1所述的单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，其特征在于:所述的灵敏度误差分析的表达式
4.根据权利要求1所述的单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，其特征在于:所述的正交误差分析的表达式
5.根据权利要求1所述的单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，其特征在于:所述的铁磁干扰误差分析的表达式
6.根据权利要求1所述的单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，其特征在于:所述的误差共性的表达式
7.根据权利要求6所述的单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，其特征在于:单对磁极磁编码器输出信号的误差共性的表达式，将误差的形成过程看作是圆到椭圆的变换过程，假设Ae等于对角矩阵Kh、对称矩阵％和正交矩阵扒的乘积，其表达式
全文摘要
本发明涉及一种单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，其特点是首先由单对磁极磁编码器产生两路信号，经过A/D转换后存入微处理器，然后对两路信号进行误差分析，产生误差的主要因素有1.零位误差、2.灵敏度误差、3.正交误差、4.铁磁干扰。然后对每一种误差进行分析，总结出各自的误差表达式，为了便于误差补偿，有必要分析考虑各种因素影响时误差的共性，总结出描述这种共性的表达式，在表达式中定义的误差系数是该表达式的关键参数。最后采用基于椭圆假设的自动补偿法及其误差补偿的算法，此法是将误差的形成过程比作是从圆到椭圆的变化过程，求出误差系数及误差补偿系数。本发明技术方案误差补偿精度高，计算量小。
文档编号G01D18/00GK103115641SQ201110365858
公开日2013年5月22日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者曾一凡, 姜芳芳 申请人:沈阳工业大学