光电伺服系统传感器精度补偿方法

发表时间:2020/7/23   来源:《工程管理前沿》2020年4月第10期   作者: 姚妙1 蒋富强2 张夏3
[导读] 在光电伺服系统控制改进的过程中,提高传感器的精度是具有重要意义的。
        摘 要:在光电伺服系统控制改进的过程中,提高传感器的精度是具有重要意义的。通过对三种传感器精度补偿方法的分析,发现在具体实施补偿的过程中,处于不同范围条件下,需要采用的方式也不同,这几种方式在实际应用中,体现出来的补偿效果及优劣势也不同。对此,文章针对光电伺服系统传感器精度补偿方法展开了论述。
        关键词:光电伺服系统;传感器;精度补偿;方法
引 言:
        随着现代化科学技术的不断进步,光电伺服系统得到了极为广泛的应用,尤其是在军事领域与工业生产当中应用的更为普及,当输入相应信号指令的时候,可以实现对闭环控制的充分利用,来保证被控对象信号指令输入的准确性、快速性。传感器是实现对伺服系统角位置测量的关键。可见传感器测量的精度,能够在整体上影响伺服系统的性能。
1.光电伺服系统传感器精度补偿方法——插值法
        1.1在传感器补偿中常见的插值方法
        采用光电伺服系统实施具体测量的过程中,通过对其输入各种角度的测量值,来对其实际的输出值进行测量。针对相关测量数据实施相应的插值,在日常中能够采用的插值方法是多样化的,比如拉格朗日、样条以及牛顿多项式等插值方法。其中样条插值中的离散化数据的来源也不是单一的,主要包括以下几个途径:⑴将原始曲线方程作为依据来进行坐标点的计算;⑵通过实验方式来进行取得;⑶通过相应的测绘方法来获取。
        1.2针对旋转变压器角度的测量数据实施补偿效果的对比
        这里采用样条插值方式来具体实施插值,在具体实施多项式拟合的时候,传感器处于误差状态下实施的测量数据,在实施指令角输入的时候,指令角之间的间隔为1°,在这种情况下,是可以通过样条插值及多项式拟合的方式,来对误差测量结果实现补偿效果的提升。当插值间隔达到0.25°的时候,那么多项式次数则为五次时的补偿效果[1]。
2.光电伺服系统传感器精度补偿方法——查表法
        查表法在光电伺服系统传感器精度补偿中使用具有极大的优势,主要体现于此方法在使用中简单且计算量小等方面,在工程实践当中是较为常见的,并且获得的效果是极为良好的。在对伺服系统具体实施改进的进程中,需要能够针对各个指令角在范围之内的误差都实施相应的量化,进而将处于该范围内的误差补偿值实施有针对性的计算,然后设计出相应的误差补偿表,在具体实施旋转变压器测量误差补偿的时候,仅仅通过查表的方法即可实现。建立在多项式拟合的基础上所获得的补偿结果,来对各个离散的测量值之间实施相应的一次线性插值,进而能够获得每一个区间内的一次补偿函数:
      
        查表法的具体实施主要是建立在多项式拟合基础上获得的补偿结果,所以测量整数值处于不改变的状态下所获得的补偿效果。如果将五次多项式插值实施相应的转化,使其成为分段一次线性插值,那么在对光电伺服系统具体实施控制的过程中,所采用的主要查表方法下,来针对控制指令所处的区间内采用一次函数具体实施相应的补偿,不仅使得补偿精度获得了保障,还在极大程度上简化了计算量,在执行周期方面也比多项式插值补偿大大减少[2]。
3.光电伺服系统传感器精度补偿方法——傅里叶分解法
        光电私服系统传感器测量中存在着一定的误差,而基于误差基础下的测量结果是具有三角函数变化规律的,所以在这种情况下,能够通过傅里叶分解这种方法,来对于传感器误差当中的主要部分进行求解,并将获得的解值作为控制量补偿中的补偿量。
        3.1需要基于理想条件下来对傅里叶分解法进行运用
        依据旋转变压器误差的具体测量数值,可见传感器误差测量曲线具有极为显著的正弦曲线特性,而在对傅里叶实施分解的时候,需要对Matlab软件进行充分利用,并基于理想条件下,对处于低频状态下的傅里叶分量进行求解:
       
        此函数主要是针对测量误差而实施的补偿,当测量的误差拥有典型的正弦函数的特性,当原始误差处于[-2°,+2°]范围之间的时候,其传感器采用傅里叶分解方式来具体实施相应的补偿,能够在极大程度上减小相应的测量误差,基于理想状态的条件下,能够起到极为良好的补偿效果。
        3.2通过对傅里叶分解法来实现光电伺服系统位置的有效补偿
        通过对傅里叶分解的充分利用,来获得传感器补偿之后的测量误差曲线,通过对该曲线的观察,发现在实施光电伺服系统传感器补偿的时候,采用傅里叶分解法,也能在一定程度上达到相应的补偿效果。
4.各种补偿方法之间的对比
        在对光电伺服系统传感器测量精度实施相应补偿的时候,可以采用的方式有通过应用多项式拟合方法、查表法和傅里叶分解法,这些方法都是处于不同阶次、插值间隔的情况下使用,依据相关的补偿效果来看,发现每一种补偿方法在补偿准确度、计算时间等方面都是存在差异性的,而且差别比较大,具体内容如下表所示[3]。
不同方法补偿效果对比表:


结束语:
        综上所述,在对光电伺服系统传感器测量精度补偿的时候,能够采用的方法是多样化的,其中主要有多项式拟合、查表法以及傅里叶分解等,文章分别对着三种补偿方式进行分析,发现每一种方式都具备自身的优缺点,适用的情况也不同,分别发挥着自身的重要作用。
参考文献:
[1]丁海锦,贺文涛.光电伺服系统传感器精度补偿方法研究[J].现代防御技术,2018,46(01):94-99.
[2]张健,龚丽农.高精度伺服传感器信号模拟器[J].自动化仪表,2015,36(05):87-91.
[3]庞新良,范大鹏,滕旭东,彭建新.数字式机载光电伺服系统的实现[J].光电工程,2007(03):10-15 .
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