[发明专利]单对磁极磁编码器中的误差处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单对磁极磁编码器输出信号的误差处理方法，是对具体涉及了在零位误差、灵敏度误差、正交误差以及铁磁干扰等情况下的基于椭圆假设的误差补偿领域。

背景技术

随着科学技术的发展，角位移传感器的应用日趋广泛，单对磁极磁编码器作为一种重要的高精度数字化测角元件，其分辨率和精度的要求越来越高，提高和保证其测量精度是国内外同行业内十分关注的问题。目前，单对磁极磁编码器中误差的主要来源有零位误差、灵敏度误差、正交误差及铁磁干扰等。

目前国内外还没有针对单对磁极磁编码器的误差补偿方法的研究的文献，但在光电编码器的误差补偿领域，提出了针对细分误差采用乘法倍频技术对其进行补偿，其中莫尔条纹正交偏差引入的细分误差最大，针对由此引起的细分误差可采用莫尔条纹正交偏差的自适应补偿方法进行补偿；针对光电编码器误差非线性、模型不确定的特点，采用RBF神经网络对误差进行补偿，该方法不需预先知道误差的成因及分布规律，网络具有良好的泛化能力，经过补偿后，光电编码器的精度得到了明显的改善。在磁罗盘的误差分析与补偿领域中，有的文献中采用给定基准法，但这种试验方法耗时耗资都较大；还有的文献采用神经网络算法，此法对非线性函数具有任意逼近和自适应能力，这就为磁罗盘的误差补偿提供了一种简单而有效的方法，神经网络算法的优点是不需要建立较精确的数学模型，即可对系统进行有效辨识，而且自适应能力强，但由于客观因素限制，会使某类样本数目比较少，导致这些样本不能完全覆盖特征空间，另外，各类样本数目分布也可能很不均匀，这些限制都会影响到补偿精度；还有的文献采用最小二乘拟合法，最小二乘拟合法有较高的“精度-时间”比，但操作过于繁琐，效率较低。

基于对以上领域误差补偿方法的研究并分析各种方法的优缺点，在单对磁极磁编码器输出信号的误差处理领域，迫切需要能够提出一个简单有效的基于椭圆假设的自动补偿法及误差补偿的算法，用以消除了前述算法中固有的读数误差与不必要的人为失误。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，特别是将含有各种误差参数的椭圆变回只含圆周误差参数的圆的过程，而提供一种基于椭圆假设的自动补偿法及误差补偿算法的单对磁极磁编码器中的误差处理方法，通过对每种误差特性的分析，总结出一个误差共性的表达式，然后采用基于椭圆假设的自动补偿法及其误差补偿的算法进行误差补偿。理论上，在没有误差的情况下，磁编码器输出的两路信号H_x，H_y合起来是一个圆的参数方程。也就是说，当从0°到360°变化一周时，H_x和H_y合成向量的顶点在平面上的轨迹是圆。但是再考虑误差的情况下，误差系数的影响使H_x和H_y合成向量顶点的轨迹不再是圆。如果能从数学上描述该轨迹，H_x和H_y合成向量顶点的轨迹变为一个椭圆。将椭圆变回圆的过程即为误差补偿的过程。采用基于椭圆假设的自动补偿法及误差补偿的算法能够有效的提高信号的质量、提高精度、大幅度降低成本、节省时间。

本发明的技术解决方案是：这种单对磁极磁编码器中的误差处理方法，其特点是利用单对磁极磁编码器产生两路信号，经过A/D转换后存入微处理器，然后对两路信号进行误差分析，分别总结出其各自的表达式，所述的零位误差分析的表达式