[发明专利]一种数字式电动舵机环境温度补偿方法及装置

权利要求书

1.一种数字式电动舵机环境温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

数字控制器接收外部设备发送的舵控指令与执行机构输出的舵反馈信号，处理得到常温下的调制信号；

数字控制器基于所述常温下的调制信号及温度传感器采集的执行机构部位环境温度，处理得到带有温度补偿的调制信号；

数字控制器将所述带有温度补偿的调制信号发送至所述执行机构，用于驱动执行机构跟踪舵控指令；

根据公式(1)获取第k时刻带有温度补偿的调制信号u_cT(k)：

u_cT(k)＝K_T(k)u_cn(k) (1)

其中，K_T(k)表示第k时刻温度传感器采集的执行机构部位环境温度T时对应的温度补偿系数，u_cn(k)表示第k时刻常温下的调制信号；

所述数字控制器根据公式(2)获取第k时刻常温下的调制信号u_cn(k)：

其中，K_P、K_I、K_D分别表示PID控制过程的比例、积分、微分参数；e(k)表示第k时刻外部设备发送的舵控指令与所述执行机构输出的舵反馈信号之间的偏差信号，表达式为：

e(k)＝u_i(k)-u_f(k) (3)

其中，u_i(k)表示第k时刻外部设备发送的舵控指令，u_f(k)表示第k时执行机构输出的舵反馈信号；通过以下方式获取执行机构部位环境温度T与其对应的温度补偿系数K_T之间的对应关系：

试验测得一组数据点(T_i，K_Ti)(i＝1，2，…，m)，m为数据点个数；拟合所述数据点，获得K_T与T的关系函数；

利用多项式形式拟合所述数据点，如公式(4)所示：

式中，a_j(j＝0，2，…，n-1)为n个待定系数，mn；拟合多项式求取公式(2)中的待定系数；

通过以下方式确定试验过程中环境温度T_i对应的温度补偿系数K_Ti：

选取环境温度T_i，选取初始温度补偿系数；

基于所述初始温度补偿系数，计算得到相应的带有温度补偿的调制信号，并发送至所述执行机构；

采集当前时刻执行机构的输出信号，判断所述输出信号是否满足当前环境温度下电动舵机的静态特性和动态特性要求；

若满足，将所述初始温度补偿系数值确定为环境温度T_i对应的温度补偿系数K_Ti；否则，调整温度补偿系数并重复上述过程，直至获得满足电动舵机的静态特性和动态特性要求的温度补偿系数。

2.一种数字式电动舵机环境温度补偿装置，其特征在于，所述装置包括数字控制器、执行机构、以及用于采集执行机构部位环境温度的温度传感器；其中，

所述数字控制器，用于接收并处理外部设备发送的舵控指令与所述执行机构输出的舵反馈信号、以及温度传感器采集的执行机构部位环境温度，处理得到带有温度补偿的调制信号；

还用于将所述带有温度补偿的调制信号发送至所述执行机构，用于用于驱动执行机构跟踪舵控指令；

所述数字控制器通过执行以下操作得到所述带有温度补偿的调制信号：

基于所述外部设备发送的舵控指令与所述执行机构输出的舵反馈信号之间的偏差信号，处理得到常温下的调制信号；

基于所述常温下的调制信号及所述温度传感器采集的执行机构部位环境温度，处理得到带有温度补偿的调制信号；

通过以下方式获取执行机构部位环境温度T与其对应的温度补偿系数K_T之间的对应关系：

试验测得一组数据点(T_i，K_Ti)(i＝1，2，…，m)，m为数据点个数；拟合所述数据点，获得K_T与T的关系函数；将所述K_T与T的关系函数存储于所述数字控制器中；

利用多项式形式拟合所述数据点，如公式(5)所示：

式中，a_j(j＝0，2，…，n-1)为n个待定系数，mn；拟合多项式求取公式(5)中的待定系数；

通过以下方式确定试验过程中环境温度T_i对应的温度补偿系数K_Ti：

选取环境温度T_i，选取初始温度补偿系数；

基于所述初始温度补偿系数，计算得到相应的带有温度补偿的调制信号，并发送至所述执行机构；

采集当前时刻执行机构的输出信号，判断所述输出信号是否满足当前环境温度下电动舵机的静态特性和动态特性要求；

若满足，将所述初始温度补偿系数值确定为环境温度T_i对应的温度补偿系数K_Ti；否则，调整温度补偿系数并重复上述过程，直至获得满足电动舵机的静态特性和动态特性要求的温度补偿系数；

根据公式(6)获取第k时刻常温下的调制信号u_cn(k)：

其中，K_P、K_I、K_D分别表示PID控制过程的比例、积分、微分参数；e(k)表示第k时刻外部设备发送的舵控指令与所述执行机构输出的舵反馈信号之间的偏差信号，表达式为：

e(k)＝u_i(k)-u_f(k) (7)

其中，u_i(k)表示第k时刻外部设备发送的舵控指令，u_f(k)表示第k时执行机构输出的舵反馈信号。