本发明涉及一种基于n对极感应同步器的自校正测角方法，适用于所有应用感应同步器进行测角的产品，具有在线自校正功能，适用于进行高精度角度检测要求的应用领域。
背景技术：
在航天技术领域和工业自动化领域中，高性能伺服系统是必不可少的。伺服系统中大量采用旋转电机，因而角位置的精确检测便是大多数伺服系统实现精确闭环控制的核心物理量。感应同步器是一种电磁感应式的测量元件，用以测量角度或位移。它实质上是一种采用平面绕组的多极旋转变压器。由于感应同步器具有体积小、重量轻、精度高、抗冲击、耐高压、耐高真空、等一系列优点而适用于在恶劣环境工况中的伺服系统的应用。在航天应用领域中，航天器发射时往往对有效载荷产生较大的振动与冲击，在轨运行的环境温度变化剧烈、真空度高，等环境特点，使得感应同步器在航天技术应用中得到了广泛应用。
随着自动控制技术的发展，伺服系统中对于定位精度及重复定位精度的要求也随之提高。因而探究精密的测角技术对于感应同步器的应用来说是至关重要的。
感应同步器的角度数据包含粗机数据与精机数据。常规的粗精机数据耦合方法是利用粗机数据的整数位与精机数据的小数位进行实时耦合，其中进\借位信息是通过比较粗机数据的小数位和精机数据的小数位得到的。但由于粗机数据测量误差大(40’甚至更大)，再叠加上安装引入的误差，利用上述方法耦合出的实际角度会因为粗机数据小数位的误差导致进\借位信息的错误，进而会导致测量角度发生错误性角度跳变从而导致转速失控等严重后果。
cn103791926a公开了一种轴角-数字转换器粗精组合实现方法，包括粗精机数据的耦合方法。然而该文件并没有公开适用于感应同步器的粗精机数据耦合方法。
“adesignofinductosynanglemeasurementsystembasedonad2s80aandfpga”(ccc2017)公开了一种基于感应同步器粗精融合的测角方法。包括：对精机数据判断其进借位，对粗机数据与精机数据进行耦合的方法。然而其并没有充分的考虑到粗机误差会导致的进借位错误，以及没有考虑到在经过力学振动后重复性不好的事实。
“感应同步器读数粗精融合与误差修正”(光学精密工程，第23卷第10期2015年10月)中公开了一种感应同步器的粗精通道数据融合的方法，包括：粗机数据与精机数据耦合方法；以及粗机数据的误差修正方法。然而该方法需要预先测量粗机数据与绝对位置之间的误差，测量点数量越多精确性越高，因而其前提是粗机测量数据的重复性好，并没有考虑到粗机数据在经过力学振动后重复性不好的事实。
“查表实现双通道测角系统的粗精耦合”(清华大学学报(自然科学版)2014(11))中公开了一种查表实现粗精耦合的方法，包括：建立粗精相关表的方法；通过精机数据对粗机数据进行修正后进行粗精耦合的方法。然而使用该方法的前提是粗机数据重复性好，并没有考虑到在经过力学振动后重复性不好的情况。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于n对极感应同步器的自校正测角方法，从而确保了产品在经受恶劣工况后依然可以实现角度的精准测量。
本发明的技术解决方案是：一种基于n对极感应同步器的自校正测角方法，该方法包括下列步骤：
(1)、测量n对极感应同步器的n个精机零位所对应的粗机值，将其作为边界值将[0,360°]划分为n个角度区间；
(2)、对n个精机零位所对应的粗机值进行从小到大进行排序，形成一个单调递增序列yn{a1,...,an}并存储；
(3)、对序列的第一个元素a1进行数值判断，根据a1的取值范围，为每个区间[ai,ai+1)确定一个对应的区间序号
(4)、将每个区间[ai,ai+1)划分为三个数据区域，左边界区[ai,ai+d)，中间区[ai+d,ai+1-d)和右边界区[ai+1-d,ai+1)，其中
对于n对极感应同步器，所述步骤(3)的具体实现为：
当
若
其中，
所述步骤(4)的具体的计算方式为：
当粗机数据xcj处于左边界区域时，即xcj∈[ai,ai+d)，当精机数据xjj属于右数据子区，即：
当粗机数据xcj处于右边界区域时，即：xcj∈[ai+1-d,ai+1)，当精机数据xjj属于左数据子区即：
否则，当前实际角度为(kai×δ+xjj)％360°，其中：“％”表示取余数计算。
所述方法还包括如下步骤：重新上电时，重新执行步骤(1)，之后，对n个精机零位所对应的粗机值进行从小到大进行排序，形成一个单调递增序列ynew{a′1,...,a′n}，将单调递增序列ynew{a′1,...,a′n}中元素与已经存储的单增序列yn{a1,...,an}中对应的元素一一对应比较，当任意两个对应的零位粗机值之差的绝对值大于分区阈值d，即|ynew(a′i)-yn(ai)|>d时，则采用单调递增序列ynew{a′1,...,a′n}替换存储的单增序列yn{a1,...,an}。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1).该基于感应同步器的角度检测方法放弃了采用粗精机的实时耦合方法，而采用了仅利用粗机数据进行分区设置，利用区间号与精机数据进行耦合的方式进行角度检测，避免了安装误差、粗机数据自身误差等一系列误差导致的角度解算错误的问题。
(2)、本发明利用上电后可选择性地对精机零位对应的粗机分区值进行重新测量，对于需要进行校正的零位数据利用在轨内存修改的功能实现在轨自校正的功能，得以确保在轨电机角度测量的精确性。从而避免产品在经历力学冲击后由于粗机测量数据重复性变差导致的角度测量错误。
(3)、本发明不仅适用于一般工况下的角度检测，同时还适用于经历较大强度力学振动工况下的角度检测，该方法具有普遍适用性和推广性，因而具有较强市场竞争力。
附图说明
图1为本发明实施例按照原始区间值分配的180个区间所对应的区间号(a1≤1)；
图2为本发明实施例按照原始区间值分配的180个区间所对应的区间号(a1>1)；
图3为本发明实施例每个区间划分三个数据区域示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明利用没有经历力学振动的感应同步器粗机数据重复性好且精机数据精确度高的优点，提出一种仅利用粗机数据进行分区设置的方法，从而将粗机数据对角度测量所带来的误差降到最低。而后，提出一种基于区间号与精机数据相结合的三段式粗精耦合算法，把精机数据精确度高的优势最大程度地应用于角度检测方法中。最后，针对产品在经历力学冲击后，粗机数据重复变差的特点，提出了一种上电后可选择性地对精机零位对应的粗机分区值进行重新测量，对于需要进行校正的零位数据利用在轨内存修改的功能实现在轨自校正的功能，保证了产品在经历力学冲击等恶劣工况后依然能够保证角度检测的正确性和精确性。
本发明基于感应同步器的测角方法分为三个步骤：①对感应同步器的精机零位对应的粗机值进行分区及区间号进行设置②结合区间边界与精机数值来判断角位置耦合的算法③对预测量的精机零位对应的粗机值进行上电自校正。具体技术内容如下所述：
(1)、测量n对极感应同步器的n个精机零位所对应的粗机值，将其作为边界值将[0,360°]划分为n个角度区间；
以180对极感应同步器为例，首先测量180个精机零位所对应的粗机值作为原始区间值，然后对180个零位进行从小到大进行排序，形成一个单增序列y0(a1，a2，…，a180)。
(2)、对n个精机零位所对应的粗机值进行从小到大进行排序，形成一个单调递增序列yn{a1,...,an}并存储；
(3)、对序列的第一个元素a1进行数值判断，根据a1的取值范围，确定每个区间[ai,ai+1)对应的区间序号
对于n对极感应同步器，所述步骤(3)的具体实现为：
当
若
其中，
若a1≤1时，如图1所示，按照原始区间值分配的180个区间所对应的180个区间号k分别为(0,1,2……179)，对应，在这种情况下，可以视为实际的角度对应精机零位，即(a1，a2….a180)时的角度为(0°,2°,4°,……,356°,358°)。
若a1>1时，如图2所示，将分配(a1，a2，…，a180)所对应的180个区间号k分别为(1,2,3……180)，在这种情况下，可以视为实际的角度对应精机零位即(a1，a2….a180)时的角度为(2°,4°,6°,……,358°,0°)。
(4)、将每个区间[ai,ai+1)划分为三个数据区域，左边界区[ai,ai+d)，中间区[ai+d,ai+1-d)和右边界区[ai+1-d,ai+1)，其中
当所测得的粗机值处于左边界或右边界区域中，需要结合精机数据判断是否需要对区间号进行进、借位。因此，所述步骤(4)的具体的计算方式为：
当粗机数据xcj处于左边界区域时，即xcj∈[ai,ai+d)，当精机数据xjj属于右数据子区，即：
当粗机数据xcj处于右边界区域时xcj∈[ai+1-d,ai+1)，当精机数据xjj属于左数据子区即：
否则，当前实际角度为(kai×δ+xjj)％360°，其中：“％”表示取余数计算。
在整机装配好后，对产品所有的精机零位进行测试，将得到180个分区值y0(a1，a2….a180)作为配置项与其他配置项一并烧写，而后在产品运行时，再利用上述解算方法对当前角位置进行解算。
但考虑到产品在经历发射阶段或其他力学振动阶段后，有可能会导致粗机数据不再满足原重复性精机零位数据所对应的粗机数据分区值与相对应的最初作为配置项烧写好的分区值之差大于分区阈值(±d)，从而导致解算错误。
本方法还包括如下步骤：重新上电时，重新执行步骤(1)，之后，对n个精机零位所对应的粗机值进行从小到大进行排序，形成一个单调递增序列ynew{a′1,...,a′n}，将单调递增序列ynew{a′1,...,a′n}中元素与已经存储的单增序列yn{a1,...,an}中对应的元素一一对应比较，当任意两个对应的零位粗机值之差的绝对值大于分区阈值d，即|ynew(a′i)-yn(ai)|>d时，则采用单调递增序列ynew{a′1,...,a′n}替换存储的单增序列yn{a1,...,an}。
以上述180对极感应同步器为例，在每次重新上电时可以选择是否需要重新测量180个精机零位，若需要重新测量，则将新得到的零位值形成单增序列ynew(a1，a2….a180)与已经烧写的单增序列y0(a1，a2….a180)进行一一对应的比较，当任意两个对应的零位粗机值之差的绝对值大于分区阈值d即|ynew(ai)-y0(ai)|>d时，则必须对已经烧写的180个零位值进行在线内存修改。从而保证实际角度检测的准确性。
本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。