一种跟踪控制平台光电编码器细分信号误差补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于精密跟踪与控制技术领域，具体涉及一种跟踪控制平台光电编码器细 分信号误差补偿方法。
【背景技术】
[0002] 跟踪控制平台对捕获、跟踪及瞄准要求苛刻，精度需至角秒量级，甚至要超低速工 作，对光电编码器的轴角测量精度和准确度提出很高的要求。光栅信号周期大小，光栅的一 致性和边缘清晰度，光学过滤器质量，光电检测元件特性和输出模拟信号在后续处理中的 稳定性和动态性能是影响光电编码器测量精度的主要因素。对于无内置轴承的角度编码 器还要考虑安装误差，被测轴轴承误差，读数头调整误差导致的附加误差等对测量精度的 影响。对于内置轴承角度编码器和内置定子联轴器角度编码器，还需考虑联轴器带来的误 差。这些因素对编码器测量的影响最终体现在细分信号误差上，提高编码器精度需对细分 信号误差进行修正或补偿。针对细分信号误差对编码器测角精度造成的影响，通常从误差 检测和误差补偿两个方面补救。细分信号误差测量方面，如能检测出来细分误差的成因、量 值或动态规律，就可尽量规避产生误差的因素或直接对细分误差进行补偿，以提高编码器 精度。细分误差测量方法存在的问题是编码器误差检测装置复杂，检测过程繁琐，对环境 要求严格，大多只能在实验室条件下检测，并不适合在工作现场对编码器进行检测。另外， 检测装置大多只能实现对编码器的静态误差检测，不能够很好的实现对编码器的动态误差 检测。昂贵的价格也是限制其在实际工程中应用的重要因素。细分误差补偿方面，多侧重 基于BP神经网络和基于径向基函数网络等智能和自适应算法的研究。编码器细分误差补 偿方法存在的问题是误差修正需要在实验室等较理想的环境下进行，工作内容只针对编 码器测角模块的细分误差进行修正或补偿，不考虑编码器测角模块应用于复杂大平台轴系 时，细分误差对整个平台造成的影响。因此，这些细分误差补偿方法很难适应光电编码器工 作现场及工作环境的变化等情况。针对目前编码器细分信号误差补偿方法存在的上述缺 点，本发明提出一种跟踪控制平台光电编码器细分信号误差补偿方法。该方法实用性和外 场适应能力强，无需价格昂贵的误差检测设备和带给平台较大延时的复杂算法。同时，该方 法仅需获取轴系位置信息，无需了解光电控制平台和编码器测角模块及平台下层软硬件结 构，可移植可操作能力强，省时省力，为解决光电控制平台常见的编码器细分信号误差问题 提供了一个很好的解决思路。该方法减小了细分信号误差对跟踪控制平台的影响，提高了 跟踪控制平台光电编码器测角精度，使得平台具有更宽的带宽、更高的刚度、更快的响应速 度、更强的负载能力以及更好的稳定性。
[0003] 中国专利文献库公布了一种名称为《高精度编码器光电信号细分误差的检测方 法》（专利申请号201210488003. 5)的发明专利申请技术，该发明专利申请技术公开了一种 测量超长导轨直线度的方法，涉及一种测量导轨尤其是超长导轨直线度的方法。本发明解 决现有测量方法测量精度低、误差大，并且存在数据处理和运算比较复杂的问题。本发明所 述方法通过激光跟踪仪测量、采集超长导轨上若干数据点，对这些数据点进行空间直线拟 合，采用最小二乘法拟合算法对采集的N个测试采样点的数据信息进行直线度计算，即可 得到导轨的直线度。本发明所述的方法数据分析和实验操作简便、测试时间短、数据处理简 单、测试成本低以及测试效率很高。其不足之处在于该发明专利激光跟踪仪器仅适用直线 编码器，不适用于角度编码器，其误差检测设备价格昂贵，实用性和外场适应能力不强，对 光电控制平台和编码器模块及平台下层软硬件结构熟悉度要求高，可移植可操作能力差， 很难适应光电编码器工作现场及工作环境的变化等情况。
【发明内容】
[0004] 为解决编码器细分信号误差对跟踪控制平台稳定性及跟踪控制精度造成了较严 重的影响，而目前常用的细分信号误差补偿方法在实用性，外场适应能力，价格，可移植可 操作能力和实时性方面无法满足需求的问题，本发明提供一种跟踪控制平台光电编码器细 分信号误差补偿方法。
[0005] 本发明采用的技术方案为：一种跟踪控制平台光电编码器细分信号误差补偿方 法，跟踪控制平台包括主处理器模块、存储模块、显示模块、电源模块、执行模块、被控模块、 光电编码器测量模块、通信接口模块和人机交互模块。跟踪控制平台以主处理器模块为中 心，被控模块为跟踪控制平台控制对象，光电编码器测量模块用于测量被控模块的位移量， 执行模块用于驱动和控制被控模块，存储模块与主处理器模块连接用于存储实时处理数据 和固化程序等，连接在主处理器模块上的显示模块主要用来显示被控模块动态和行为，通 信模块用于模块间的信息交互，人机交互模块主要便于操作员操作跟踪控制系统，电源模 块则是为整个硬件平台提供电源供应。
[0006] 该跟踪控制平台光电编码器细分信号误差补偿方法按以下步骤实现：
[0007] 步骤（1)、控制平台光电编码器输出由莫尔条纹技术获得的两路正交信号，波形为 准正弦波，正弦波和余弦波表示如下：
【主权项】
1. 一种跟踪控制平台光电编码器细分信号误差补偿方法，其特征在于：该跟踪控制平 台包括主处理器模块（1)、存储模块（2)、显示模块（3)、电源模块（4)、执行模块（5)、被控 模块（6)、光电编码器测量模块（7)、通信接口模块（8)和人机交互模块（9);该跟踪控制平 台以主处理器模块（1)为处理核心，被控模块（6)为跟踪控制平台控制对象，光电编码器测 量模块（7)主要给执行模块（5)提供控制和驱动测量被控模块（6)的位移量并测量被控模 块（6)的位置量，存储模块（2)与主处理器模块（1)连接用于存储实时处理数据和固化程 序等，连接在主处理器模块（1)上的显示模块（3)主要用来显示被控模块动态和行为，通信 模块（8)用于模块间的信息交互，人机交互模块（9)主要便于操作员操作跟踪控制系统，电 源模块（4)则是为整个硬件平台提供电源供应； 该跟踪控制平台光电编码器细分信号误差补偿方法按以下步骤实现： 步骤（1)、控制平台光电编码器输出由莫尔条纹技术获