[发明专利]一种粗精双角度传感器角度数据耦合方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据处理方法，具体指一种粗精双角度传感器角度数据耦合方 法，它主要用于粗精双角度传感器角度数据的耦合，具体可应用在航天产品扫 描机构的伺服控制，也可应用于工业产品转动机构的伺服控制。

背景技术

扫描机构的设计，一般会引入高精度的角度传感器。角度传感器精度的高 低，往往与其设计的体积、质量有关。一般而言，体积质量越大，传感器的精 度越高，体积质量越小，传感器精度越低。航天产品中，一方面要求角度传感 器具有高精度，另一方面，由于载荷自身体积的限制，又要求角度传感器越小 越好。这就存在了体积大小与精度高低的矛盾。

为解决上述矛盾，粗精双角度传感器测角方案被提出并应用于航天仪器中， 其安装结构图如图1所示。方案采用单通道旋转变压器作为粗通道角度测量， 精度约为10′，用于绝对定位；单通道感应同步器作为精通道测量，用于提高测 量精度。感应同步器一周360对极，每一极内精度为0.5″。机械安装会导致两者 零位不同，于是存在着粗精角度数据耦合的问题。

现有耦合方法主要是“十分位比较法”(文献：1.张东纯、蒋亚红双通道 测角系统的粗精耦合问题[J]测控技术2006 Vol25 No9；2.曾庆双、刘升才一 种双通道测角系统的设计[J]中国惯性技术学报1996 Vol4 No2)，其方法具体 描述如下：

1 定义：粗通道测量值为α，精通道为β；其中α取值范围[0～360°)，精 度10′，β取值范围[0～1°)，精度0.5″；

2 粗精通道零位偏差安装结束即可标定出来，令零位偏差为δ，有 δ∈[0，1°)；不难理解，当α＝0时，有β＝δ。

3测量结果以a°b′c″表示，a°b′c″的取值区间为[0～359°59′59.5″)，不难理解， b′c″＝β。

4根据定义a的取值与(α+δ)相关，以[α+δ]表示(α+δ)的整数部分，则a 取值方法可由流程图图2表示。

该方法要求每一处精通道的测量精度得到保证，而根据经验，在精通道的 测量过程中，往往会有某些点存在结构性的固定偏差，因此容易造成耦合误差； 其次，该方法中的δ是一个固定值，并未考虑温度漂移的影响，或者说它要求 粗精通道的温度漂移保持一致，而这在实际过程往往难以做到。因此，该方法 会在一定程度上影响航天仪器的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种粗精双角度传感器角度数据耦合的方法，以解决 现有耦合方法在航天产品的使用中可靠性上的不足。

本发明所说的粗精角度数据耦合的方法，具体描述如下：

1 定义：第k次粗通道测量值为α(k)，取值范围[0～360°)，精度10′；第k次 精通道测量值为β(k)，取值范围[0～1°)，精度0.5″；第k次的耦合结果为Angle(k)， 取值范围[0～359°59′59.5″)。

2 约定零点。由于粗通道旋转变压器的测量精度要差于精通道感应同步器， 旋转变压器的每一个测量值，都对应感应同步器一个区间的值。因此，零点的 约定以感应同步器测量值为准，旋转变压器测量值为辅。

约定：某位置为零点，要求该位置精通道感应同步器测量值β接近0.5°，粗 通道旋转变压器测量值α＝γ₀，γ₀为一定值。由于α是绝对测角的结果，具有 唯一性，因此，同时满足条件的点，在一周内具有唯一性。γ₀的值不 同，约定的零点也不同，并不影响该方法的可行性与可靠性。约定该点为零点， 每次开机先寻此零点。

3 三段求解。由于已确定零点，不妨假定零点为第一次粗精角度数据融合 的结果，即Angle(0)＝0。

按实际使用的情况，粗精通道测量频率均为2.5KHz，扫描机构转速不超过 720°/s。由此可知，前后两次测量之差小于(1/3)°，即|Angle(k+1)-Angle(k)|＜(1/3)°， 考虑利用此测量关系求解角度数据。将每1°分成Sectα、Sectβ、Sectγ三段，各 段取值区间分别为：

Sectα＝[0～1/3°)

Sectβ＝[1/3°～2/3°)

Sectγ＝[2/3°～1°)

如附图3所示。下面利用归纳法融合角度数据。