一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補償方法
【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償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的進步，信息技術(shù)與計算機技術(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，這個時候成本又增加了，因此這個時候存在一個價格和精度的問題。同時，如果采用常規(guī)方法在數(shù)據(jù)采集的時候進行補償，則每次需要計算補償量，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償。中國專利文獻庫公布了一項名稱為《多光源尋址電位傳感器及并行處理的氣體圖象測試裝置(在國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站上找的最相近的專利)》(專利申請?zhí)朇N201210381968)的發(fā)明專利申請技術(shù)，該發(fā)明專利申請技術(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、直線滑動電位傳感器和傘形機械臂等組成；傘形機械臂在內(nèi)部彈簧和外力的作用下自動張開和合攏；傘形機械臂為四個，圍繞密封筒在四個方向均勻分布，固定在密封筒上，由壓力補償器與密封筒內(nèi)的直線滑動電位傳感器相連；四個機械臂與密封筒固定處加內(nèi)彈簧，內(nèi)彈簧施加力使機械臂張開與灌注粧孔壁接觸，跟蹤灌注粧孔徑沿四個機械臂方向的變化；灌注粧孔徑的變大和變小使機械臂張開或收攏，從而導(dǎo)致在密封筒內(nèi)與機械臂相連的直線滑動電位傳感器的測量電位發(fā)生變化；測量這種變化，通過計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，并進行響應(yīng)的頻率域變換。發(fā)明申請在進行數(shù)據(jù)采集信息獲取的時候需要進行復(fù)雜的運算，沒有進行有效的補償或者校正，而且不具備補償整體系統(tǒng)的功能，同時成本高，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，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償方法，能夠有效、簡單且低成本的實現(xiàn)控制系統(tǒng)輸出檢測精度提升、降低設(shè)計難度和復(fù)雜度，提升整個控制系統(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償方法，適用于一種硬件平臺，該硬件平臺包含控制命令輸入模塊、數(shù)字信號處理模塊、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)字信號處理模塊，經(jīng)過其計算后送給控制執(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)字信號處理模塊進行偏差計算，從而實現(xiàn)高精度的控制，實現(xiàn)模擬電位傳感器誤差補償通過以下方法:
[0005]步驟⑴、在實際控制執(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行從初始位置到終點控制位置的輸出；
[0006]步驟(2)、在執(zhí)行步驟(I)的過程中使用數(shù)據(jù)采集模塊對模擬電位傳感器的輸出電壓進行采集；
[0007]步驟(3)、設(shè)所有采集的數(shù)據(jù)為N個，An，Alri為步驟⑵采集的任意兩個數(shù)據(jù)，η小于等于N，因此K，Alri為相鄰的兩個數(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的符號變化，對數(shù)據(jù)An以Σ η的符號變化點為節(jié)點進行分段，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)、對于m段中任一段數(shù)據(jù)的Λη值進行段內(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的符號變化的分界點記錄在數(shù)字信號處理模塊⑵中；
[0012]步驟(8)、在實際控制系統(tǒng)實際使用中，以Σ η的符號對任意一段實際測的新數(shù)據(jù)An進行實時補償，補償?shù)臄?shù)據(jù)符號與Σ η的符號相反；
[0013]步驟(9)、控制系統(tǒng)達到控制目的后結(jié)束控制，如果沒有達到則繼續(xù)進行步驟⑶。
[0014]其中，所述的數(shù)字信號處理模塊一般包含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、模擬信號調(diào)理、精密電源組成。
[0016]在跨時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)點在于:
[0017](I)本發(fā)明充分利用控制系統(tǒng)本身特點，降低了控制系統(tǒng)的成本、體積。
[0018](2)本發(fā)明避免了單獨對控制系統(tǒng)回饋檢測模塊的補償，而是在補償回饋檢測模塊的同時對整個系統(tǒng)進行補償。
[0019](3)本發(fā)明事先對誤差補償參數(shù)進行計算，實際控制時，只需利用這些補償參數(shù)對相應(yīng)的實際數(shù)據(jù)進行補償，減輕了控制系統(tǒng)的運算能負擔。
[0020]本發(fā)明的關(guān)鍵點和突出點在于測試前期對整個控制系統(tǒng)進行針對模擬電位傳感器的測試，通過測試計算出位置最小量化度時的偏差度以及進一步的偏差度，有了每個數(shù)據(jù)點的測試偏差，能夠更好的了解數(shù)據(jù)變化趨勢，因為按照理想值，整個控制系統(tǒng)會隨著位置的變化而成線性變化，而且進一步的變化量會很小，趨近于0，常規(guī)的補償只能單獨對模擬電位傳感器進行補償，而不是在系統(tǒng)中對其進行有效補償，本發(fā)明可以有效的對整個系統(tǒng)進行補償。
[0021]本發(fā)明在技術(shù)實現(xiàn)上不存在難以攻克的難點，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償方法流程圖；
[0024]圖中1、控制命令輸入模塊、2、數(shù)字信號處理模塊、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。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖以及具體實施例進一步說明本發(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償方法，適用于一種硬件平臺，該硬件平臺包含控制命令輸入模塊1、數(shù)字信號處理模塊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)字信號處理模塊2，經(jīng)過其計算后送給控制執(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)字信號處理模塊5進行偏差計算，從而實現(xiàn)高精度的控制，實現(xiàn)模擬電位傳感器誤差補償主要通過以下方法:
[0027]步驟(I)、在實際控制執(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行從初始位置到終點控制位置的輸出；
[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對模擬電位傳感器4的輸出電壓進行采集；
[0029]步驟(3)、設(shè)所有采集的數(shù)據(jù)為N個，An，Alri為步驟⑵采集的任意兩個數(shù)據(jù)，η小于等于N，因此K，Alri為相鄰的兩個數(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的符號變化，對數(shù)據(jù)An以Σ η的符號變化點為節(jié)點進行分段，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)、對于m段中任一段數(shù)據(jù)的Λ η值進行每個段內(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的符號變化的分界點記錄在數(shù)字信號處理模塊2中；
[0034]步驟(8)、進入到實際控制系統(tǒng)實際使用中，以Σ η的符號對任意一段實際測的新數(shù)據(jù)An進行實時補償，補償?shù)臄?shù)據(jù)符號與Σ η的符號相反；
[0035]步驟(9)、控制系統(tǒng)達到控制目的后結(jié)束控制，如果沒有達到則繼續(xù)進行步驟⑶。
[0036]所述的數(shù)字信號處理模塊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)的運性速度，易于工程實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種控制系統(tǒng)模擬電位傳感器誤差補償方法，其特征在于:適用于一種硬件平臺，該硬件平臺包含控制命令輸入模塊(I)、數(shù)字信號處理模塊(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)字信號處理模塊(2)，經(jīng)過其計算后送給控制執(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)字信號處理模塊(5)進行偏差計算，從而實現(xiàn)高精度的控制，實現(xiàn)模擬電位傳感器誤差補償通過以下方法: 步驟(I)、在實際控制執(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行從初始位置到終點控制位置的輸出； 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)對模擬電位傳感器(4)的輸出電壓進行采集； 步驟(3)、設(shè)所有采集的數(shù)據(jù)為N個，K，Alri為步驟(2)采集的任意兩個數(shù)據(jù)，η小于等于N，因此K，Alri為相鄰的兩個數(shù)據(jù)； 步驟⑷、設(shè) Δη = An-Alri, Ση= Δη-Δη-1 ； 步驟(5)、判斷Σ η的符號變化，對數(shù)據(jù)An以Σ η的符號變化點為節(jié)點進行分段，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)、對于m段中任一段數(shù)據(jù)的An值進行段內(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的符號變化的分界點記錄在數(shù)字信號處理模塊⑵中； 步驟(8)、在實際控制系統(tǒng)實際使用中，以Σ η的符號對任意一段實際測的新數(shù)據(jù)An進行實時補償，補償?shù)臄?shù)據(jù)符號與Σ η的符號相反； 步驟(9)、控制系統(tǒng)達到控制目的后結(jié)束控制，如果沒有達到則繼續(xù)進行步驟(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償方法，其特征在于:所述的數(shù)字信號處理模塊(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。控制命令輸入模塊接收控制命令，送給數(shù)字信號處理模塊，經(jīng)過計算后送給控制執(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)字信號處理模塊進行偏差計算；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)計資源，降低了成本，還減輕了設(shè)計的工作量和難度。
【IPC分類】G05B23-02
【公開號】CN104820420
【申請?zhí)枴緾N201510188590
【發(fā)明人】蘇艷蕊, 嚴發(fā)寶, 王強, 黃永梅, 楊洪
【申請人】中國科學院光電技術(shù)研究所
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月20日