一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于控制系統(tǒng)檢測技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的進(jìn)步，信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了快速發(fā)展，電氣控制系統(tǒng)得到了長足的進(jìn)步。很多控制系統(tǒng)為了節(jié)省成本和空間還是采用模擬電位傳感器，為了得到更高精度的系統(tǒng)回饋數(shù)據(jù)，必須選擇高精度模擬電位傳感器，這個(gè)時(shí)候成本又增加了，因此這個(gè)時(shí)候存在一個(gè)價(jià)格和精度的問題。同時(shí)，如果采用常規(guī)方法在數(shù)據(jù)采集的時(shí)候進(jìn)行補(bǔ)償，則每次需要計(jì)算補(bǔ)償量，但是期間的控制系統(tǒng)的一些其他原因帶來的誤差則無法獲得補(bǔ)償。中國專利文獻(xiàn)庫公布了一項(xiàng)名稱為《多光源尋址電位傳感器及并行處理的氣體圖象測試裝置(在國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站上找的最相近的專利)》(專利申請(qǐng)?zhí)朇N201210381968)的發(fā)明專利申請(qǐng)技術(shù)，該發(fā)明專利申請(qǐng)技術(shù)公開了一種用于建筑基礎(chǔ)工程中測量灌注粧孔徑的高精度檢測技術(shù)。它由密封筒、直線滑動(dòng)電位傳感器和傘形機(jī)械臂等組成；傘形機(jī)械臂在內(nèi)部彈簧和外力的作用下自動(dòng)張開和合攏；傘形機(jī)械臂為四個(gè)，圍繞密封筒在四個(gè)方向均勻分布，固定在密封筒上，由壓力補(bǔ)償器與密封筒內(nèi)的直線滑動(dòng)電位傳感器相連；四個(gè)機(jī)械臂與密封筒固定處加內(nèi)彈簧，內(nèi)彈簧施加力使機(jī)械臂張開與灌注粧孔壁接觸，跟蹤灌注粧孔徑沿四個(gè)機(jī)械臂方向的變化；灌注粧孔徑的變大和變小使機(jī)械臂張開或收攏，從而導(dǎo)致在密封筒內(nèi)與機(jī)械臂相連的直線滑動(dòng)電位傳感器的測量電位發(fā)生變化；測量這種變化，通過計(jì)算即可得到高精度粧孔孔徑值。本發(fā)明能夠獲取電位傳感器的信息，并進(jìn)行響應(yīng)的頻率域變換。發(fā)明申請(qǐng)?jiān)谶M(jìn)行數(shù)據(jù)采集信息獲取的時(shí)候需要進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，沒有進(jìn)行有效的補(bǔ)償或者校正，而且不具備補(bǔ)償整體系統(tǒng)的功能，同時(shí)成本高，功耗大，體積大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決技術(shù)問題為:為了克服控制系統(tǒng)中利用模擬電位傳感器輸出位置檢測精度低的缺點(diǎn)，為在需要節(jié)約控制系統(tǒng)成本、體積的情況下，提供一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法，能夠有效、簡單且低成本的實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)輸出檢測精度提升、降低設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度，提升整個(gè)控制系統(tǒng)的精度。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法，適用于一種硬件平臺(tái)，該硬件平臺(tái)包含控制命令輸入模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、控制執(zhí)行輸出模塊、模擬電位傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊，控制命令輸入模塊接收控制命令，送給數(shù)字信號(hào)處理模塊，經(jīng)過其計(jì)算后送給控制執(zhí)行輸出模塊，模擬電位傳感器檢測控制執(zhí)行輸出模塊的位置，并把位置轉(zhuǎn)換為電壓，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集模塊采集后送給數(shù)字信號(hào)處理模塊進(jìn)行偏差計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)高精度的控制，實(shí)現(xiàn)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償通過以下方法:
[0005]步驟⑴、在實(shí)際控制執(zhí)行前，以控制系統(tǒng)中控制執(zhí)行輸出模塊能夠輸出的最小位置變化量進(jìn)行從初始位置到終點(diǎn)控制位置的輸出；
[0006]步驟(2)、在執(zhí)行步驟(I)的過程中使用數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)模擬電位傳感器的輸出電壓進(jìn)行采集；
[0007]步驟(3)、設(shè)所有采集的數(shù)據(jù)為N個(gè)，An，Alri為步驟⑵采集的任意兩個(gè)數(shù)據(jù)，η小于等于N，因此K，Alri為相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)；
[0008]步驟(4)、設(shè)Δη = An-Alri，Σ η = Δη-Δη-Ι ；
[0009]步驟(5)、判斷Σ η的符號(hào)變化，對(duì)數(shù)據(jù)An以Σ η的符號(hào)變化點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分段，把數(shù)據(jù)An分的段數(shù)設(shè)為m段，m大于I小于等于n_l ;
[0010]步驟(6)、對(duì)于m段中任一段數(shù)據(jù)的Λη值進(jìn)行段內(nèi)平均，設(shè)任一段內(nèi)數(shù)據(jù)為c，則平均值為該段內(nèi)所有的Δη除以c ;
[0011]步驟(7)、把m段數(shù)據(jù)的Λη平均值、Σ η的符號(hào)變化的分界點(diǎn)記錄在數(shù)字信號(hào)處理模塊⑵中；
[0012]步驟(8)、在實(shí)際控制系統(tǒng)實(shí)際使用中，以Σ η的符號(hào)對(duì)任意一段實(shí)際測的新數(shù)據(jù)An進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)與Σ η的符號(hào)相反；
[0013]步驟(9)、控制系統(tǒng)達(dá)到控制目的后結(jié)束控制，如果沒有達(dá)到則繼續(xù)進(jìn)行步驟⑶。
[0014]其中，所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊一般包含F(xiàn)PGA、CPLD、DSP、ARM中的一種或者幾種處理器。
[0015]其中，所述的數(shù)據(jù)采集模塊一般由ADC、模擬信號(hào)調(diào)理、精密電源組成。
[0016]在跨時(shí)鐘域串行通信過程中，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017](I)本發(fā)明充分利用控制系統(tǒng)本身特點(diǎn)，降低了控制系統(tǒng)的成本、體積。
[0018](2)本發(fā)明避免了單獨(dú)對(duì)控制系統(tǒng)回饋檢測模塊的補(bǔ)償，而是在補(bǔ)償回饋檢測模塊的同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0019](3)本發(fā)明事先對(duì)誤差補(bǔ)償參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際控制時(shí)，只需利用這些補(bǔ)償參數(shù)對(duì)相應(yīng)的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，減輕了控制系統(tǒng)的運(yùn)算能負(fù)擔(dān)。
[0020]本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)和突出點(diǎn)在于測試前期對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)模擬電位傳感器的測試，通過測試計(jì)算出位置最小量化度時(shí)的偏差度以及進(jìn)一步的偏差度，有了每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的測試偏差，能夠更好的了解數(shù)據(jù)變化趨勢，因?yàn)榘凑绽硐胫?，整個(gè)控制系統(tǒng)會(huì)隨著位置的變化而成線性變化，而且進(jìn)一步的變化量會(huì)很小，趨近于0，常規(guī)的補(bǔ)償只能單獨(dú)對(duì)模擬電位傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，而不是在系統(tǒng)中對(duì)其進(jìn)行有效補(bǔ)償，本發(fā)明可以有效的對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0021]本發(fā)明在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上不存在難以攻克的難點(diǎn)，易于操作，便于在工程中應(yīng)用。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法流程圖；
[0024]圖中1、控制命令輸入模塊、2、數(shù)字信號(hào)處理模塊、3、控制執(zhí)行輸出模塊、4、模擬電位傳感器、5、數(shù)據(jù)采集模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明的控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法，適用于一種硬件平臺(tái)，該硬件平臺(tái)包含控制命令輸入模塊1、數(shù)字信號(hào)處理模塊2、控制執(zhí)行輸出模塊3、模擬電位傳感器4、數(shù)據(jù)采集模塊5，控制命令輸入模塊I接收控制命令，送給數(shù)字信號(hào)處理模塊2，經(jīng)過其計(jì)算后送給控制執(zhí)行輸出模塊3，模擬電位傳感器4檢測控制執(zhí)行輸出模塊3的位置，并把位置轉(zhuǎn)換為電壓，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集模塊采集后送給數(shù)字信號(hào)處理模塊5進(jìn)行偏差計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)高精度的控制，實(shí)現(xiàn)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償主要通過以下方法:
[0027]步驟(I)、在實(shí)際控制執(zhí)行前，以控制系統(tǒng)中控制執(zhí)行輸出模塊3能夠輸出的最小位置變化量進(jìn)行從初始位置到終點(diǎn)控制位置的輸出；
[0028]步驟(2)、在執(zhí)行步驟(I)的過程中使用數(shù)據(jù)采集模塊5對(duì)模擬電位傳感器4的輸出電壓進(jìn)行采集；
[0029]步驟(3)、設(shè)所有采集的數(shù)據(jù)為N個(gè)，An，Alri為步驟⑵采集的任意兩個(gè)數(shù)據(jù)，η小于等于N，因此K，Alri為相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)；
[0030]步驟(4)、設(shè)Δη = An-Alri，Σ η = Δη-Δη-Ι ；
[0031]步驟(5)、判斷Σ η的符號(hào)變化，對(duì)數(shù)據(jù)An以Σ η的符號(hào)變化點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分段，把數(shù)據(jù)An分的段數(shù)設(shè)為m段，m大于I小于等于n_l ;
[0032]步驟(6)、對(duì)于m段中任一段數(shù)據(jù)的Λ η值進(jìn)行每個(gè)段內(nèi)平均，設(shè)任一段內(nèi)數(shù)據(jù)為C，則平均值為該段內(nèi)所有的Δη除以c ；
[0033]步驟(7)、把m段數(shù)據(jù)的Λ η平均值、Σ η的符號(hào)變化的分界點(diǎn)記錄在數(shù)字信號(hào)處理模塊2中；
[0034]步驟(8)、進(jìn)入到實(shí)際控制系統(tǒng)實(shí)際使用中，以Σ η的符號(hào)對(duì)任意一段實(shí)際測的新數(shù)據(jù)An進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)與Σ η的符號(hào)相反；
[0035]步驟(9)、控制系統(tǒng)達(dá)到控制目的后結(jié)束控制，如果沒有達(dá)到則繼續(xù)進(jìn)行步驟⑶。
[0036]所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊2 —般包含F(xiàn)PGA、CPLD, DSP、ARM中的一種或者幾種處理器。
[0037]所述的數(shù)據(jù)采集模塊5 —般由ADC、模擬信號(hào)調(diào)理、精密電源組成。
[0038]將本發(fā)明應(yīng)用于某小型光電跟蹤控制系統(tǒng)，其位置測量誤差明顯減小，進(jìn)一步提高了該系統(tǒng)的跟蹤控制精度，效果顯著。本發(fā)明描述算法易實(shí)現(xiàn)，且不影響系統(tǒng)整體算法的結(jié)構(gòu)與框架，不影響系統(tǒng)的運(yùn)性速度，易于工程實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法，其特征在于:適用于一種硬件平臺(tái)，該硬件平臺(tái)包含控制命令輸入模塊(I)、數(shù)字信號(hào)處理模塊(2)、控制執(zhí)行輸出模塊(3)、模擬電位傳感器(4)和數(shù)據(jù)采集模塊(5)，控制命令輸入模塊(I)接收控制命令，送給數(shù)字信號(hào)處理模塊(2)，經(jīng)過其計(jì)算后送給控制執(zhí)行輸出模塊(3)，模擬電位傳感器(4)檢測控制執(zhí)行輸出模塊(3)的位置，并把位置轉(zhuǎn)換為電壓，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集模塊采集后送給數(shù)字信號(hào)處理模塊(5)進(jìn)行偏差計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)高精度的控制，實(shí)現(xiàn)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償通過以下方法: 步驟(I)、在實(shí)際控制執(zhí)行前，以控制系統(tǒng)中控制執(zhí)行輸出模塊(3)能夠輸出的最小位置變化量進(jìn)行從初始位置到終點(diǎn)控制位置的輸出； 步驟(2)、在執(zhí)行步驟(I)的過程中使用數(shù)據(jù)采集模塊(5)對(duì)模擬電位傳感器(4)的輸出電壓進(jìn)行采集； 步驟(3)、設(shè)所有采集的數(shù)據(jù)為N個(gè)，K，Alri為步驟(2)采集的任意兩個(gè)數(shù)據(jù)，η小于等于N，因此K，Alri為相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)； 步驟⑷、設(shè) Δη = An-Alri, Ση= Δη-Δη-1 ； 步驟(5)、判斷Σ η的符號(hào)變化，對(duì)數(shù)據(jù)An以Σ η的符號(hào)變化點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分段，把數(shù)據(jù)An分的段數(shù)設(shè)為m段，m大于I小于等于n_l ; 步驟(6)、對(duì)于m段中任一段數(shù)據(jù)的An值進(jìn)行段內(nèi)平均，設(shè)任一段內(nèi)數(shù)據(jù)為C，則平均值為該段內(nèi)所有的Δη除以c ; 步驟(7)、把m段數(shù)據(jù)的An平均值、Σ η的符號(hào)變化的分界點(diǎn)記錄在數(shù)字信號(hào)處理模塊⑵中； 步驟(8)、在實(shí)際控制系統(tǒng)實(shí)際使用中，以Σ η的符號(hào)對(duì)任意一段實(shí)際測的新數(shù)據(jù)An進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)符號(hào)與Σ η的符號(hào)相反； 步驟(9)、控制系統(tǒng)達(dá)到控制目的后結(jié)束控制，如果沒有達(dá)到則繼續(xù)進(jìn)行步驟(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法，其特征在于:所述的數(shù)字信號(hào)處理模塊(2) —般包含F(xiàn)PGA、CPLD、DSP、ARM中的一種或者幾種處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法，其特征在于:所屬的數(shù)據(jù)采集模塊(5) —般由ADC、模擬信號(hào)調(diào)理、精密電源組成。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補(bǔ)償方法，由控制系統(tǒng)的硬件和相應(yīng)軟件組成，硬件包含控制命令輸入模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、控制執(zhí)行輸出模塊、電位傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊?？刂泼钶斎肽K接收控制命令，送給數(shù)字信號(hào)處理模塊，經(jīng)過計(jì)算后送給控制執(zhí)行輸出模塊，電位傳感器檢測控制執(zhí)行輸出模塊的位置，并把位置轉(zhuǎn)換為電壓，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集模塊采集后送給數(shù)字信號(hào)處理模塊進(jìn)行偏差計(jì)算；軟件包含底層軟件和控制軟件。本發(fā)明大幅度提升了電位傳感器在控制系統(tǒng)中的檢測精度，節(jié)省了設(shè)計(jì)資源，降低了成本，還減輕了設(shè)計(jì)的工作量和難度。
【IPC分類】G05B23-02
【公開號(hào)】CN104820420
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510188590
【發(fā)明人】蘇艷蕊, 嚴(yán)發(fā)寶, 王強(qiáng), 黃永梅, 楊洪
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月20日