一種控制系統模擬電位傳感器誤差補償方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于控制系統檢測技術領域。具體涉及一種控制系統模擬電位傳感器誤差補償方法。
【背景技術】
[0002]隨著技術的進步，信息技術與計算機技術得到了快速發展，電氣控制系統得到了長足的進步。很多控制系統為了節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回饋數據，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，如果采用常規方法在數據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(在國家知識產權局網站上找的最相近的專利)》(專利申請號CN201210381968)的發明專利申請技術，該發明專利申請技術公開了一種用于建筑基礎工程中測量灌注粧孔徑的高精度檢測技術。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彈簧，內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，從而導致在密封筒內與機械臂相連的直線滑動電位傳感器的測量電位發生變化；測量這種變化，通過計算即可得到高精度粧孔孔徑值。本發明能夠獲取電位傳感器的信息，并進行響應的頻率域變換。發明申請在進行數據采集信息獲取的時候需要進行復雜的運算，沒有進行有效的補償或者校正，而且不具備補償整體系統的功能，同時成本高，功耗大，體積大。
【發明內容】
[0003]本發明要解決技術問題為:為了克服控制系統中利用模擬電位傳感器輸出位置檢測精度低的缺點，為在需要節約控制系統成本、體積的情況下，提供一種控制系統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控制系統輸出檢測精度提升、降低設計難度和復雜度，提升整個控制系統的精度。
[0004]本發明解決上述技術問題采用的技術方案為:一種控制系統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、數字信號處理模塊、控制執行輸出模塊、模擬電位傳感器、數據采集模塊，控制命令輸入模塊接收控制命令，送給數字信號處理模塊，經過其計算后送給控制執行輸出模塊，模擬電位傳感器檢測控制執行輸出模塊的位置，并把位置轉換為電壓，經由數據采集模塊采集后送給數字信號處理模塊進行偏差計算，從而實現高精度的控制，實現模擬電位傳感器誤差補償通過以下方法:
[0005]步驟⑴、在實際控制執行前，以控制系統中控制執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)、在執行步驟(I)的過程中使用數據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)、設所有采集的數據為N個，An，Alri為步驟⑵采集的任意兩個數據，η小于等于N，因此K，Alri為相鄰的兩個數據；
[0008]步驟(4)、設Δη = An-Alri，Σ η = Δη-Δη-Ι ；
[0009]步驟(5)、判斷Σ η的符號變化，對數據An以Σ η的符號變化點為節點進行分段，把數據An分的段數設為m段，m大于I小于等于n_l ;
[0010]步驟(6)、對于m段中任一段數據的Λη值進行段內平均，設任一段內數據為c，則平均值為該段內所有的Δη除以c ;
[0011]步驟(7)、把m段數據的Λη平均值、Σ η的符號變化的分界點記錄在數字信號處理模塊⑵中；
[0012]步驟(8)、在實際控制系統實際使用中，以Σ η的符號對任意一段實際測的新數據An進行實時補償，補償的數據符號與Σ η的符號相反；
[0013]步驟(9)、控制系統達到控制目的后結束控制，如果沒有達到則繼續進行步驟⑶。
[0014]其中，所述的數字信號處理模塊一般包含FPGA、CPLD、DSP、ARM中的一種或者幾種處理器。
[0015]其中，所述的數據采集模塊一般由ADC、模擬信號調理、精密電源組成。
[0016]在跨時鐘域串行通信過程中，本發明與現有技術相比的優點在于:
[0017](I)本發明充分利用控制系統本身特點，降低了控制系統的成本、體積。
[0018](2)本發明避免了單獨對控制系統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進行補償。
[0019](3)本發明事先對誤差補償參數進行計算，實際控制時，只需利用這些補償參數對相應的實際數據進行補償，減輕了控制系統的運算能負擔。
[0020]本發明的關鍵點和突出點在于測試前期對整個控制系統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，有了每個數據點的測試偏差，能夠更好的了解數據變化趨勢，因為按照理想值，整個控制系統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，而不是在系統中對其進行有效補償，本發明可以有效的對整個系統進行補償。
[0021]本發明在技術實現上不存在難以攻克的難點，易于操作，便于在工程中應用。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的控制系統模擬電位傳感器誤差補償方法結構圖；
[0023]圖2為本發明的控制系統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、數字信號處理模塊、3、控制執行輸出模塊、4、模擬電位傳感器、5、數據采集模塊。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖以及具體實施例進一步說明本發明。
[0026]如圖1所示，本發明的控制系統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、數字信號處理模塊2、控制執行輸出模塊3、模擬電位傳感器4、數據采集模塊5，控制命令輸入模塊I接收控制命令，送給數字信號處理模塊2，經過其計算后送給控制執行輸出模塊3，模擬電位傳感器4檢測控制執行輸出模塊3的位置，并把位置轉換為電壓，經由數據采集模塊采集后送給數字信號處理模塊5進行偏差計算，從而實現高精度的控制，實現模擬電位傳感器誤差補償主要通過以下方法:
[0027]步驟(I)、在實際控制執行前，以控制系統中控制執行輸出模塊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)、在執行步驟(I)的過程中使用數據采集模塊5對模擬電位傳感器4的輸出電壓進行采集；
[0029]步驟(3)、設所有采集的數據為N個，An，Alri為步驟⑵采集的任意兩個數據，η小于等于N，因此K，Alri為相鄰的兩個數據；
[0030]步驟(4)、設Δη = An-Alri，Σ η = Δη-Δη-Ι ；
[0031]步驟(5)、判斷Σ η的符號變化，對數據An以Σ η的符號變化點為節點進行分段，把數據An分的段數設為m段，m大于I小于等于n_l ;
[0032]步驟(6)、對于m段中任一段數據的Λ η值進行每個段內平均，設任一段內數據為C，則平均值為該段內所有的Δη除以c ；
[0033]步驟(7)、把m段數據的Λ η平均值、Σ η的符號變化的分界點記錄在數字信號處理模塊2中；
[0034]步驟(8)、進入到實際控制系統實際使用中，以Σ η的符號對任意一段實際測的新數據An進行實時補償，補償的數據符號與Σ η的符號相反；
[0035]步驟(9)、控制系統達到控制目的后結束控制，如果沒有達到則繼續進行步驟⑶。
[0036]所述的數字信號處理模塊2 —般包含FPGA、CPLD, DSP、ARM中的一種或者幾種處理器。
[0037]所述的數據采集模塊5 —般由ADC、模擬信號調理、精密電源組成。
[0038]將本發明應用于某小型光電跟蹤控制系統，其位置測量誤差明顯減小，進一步提高了該系統的跟蹤控制精度，效果顯著。本發明描述算法易實現，且不影響系統整體算法的結構與框架，不影響系統的運性速度，易于工程實現。
【主權項】
1.一種控制系統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)、數字信號處理模塊(2)、控制執行輸出模塊(3)、模擬電位傳感器(4)和數據采集模塊(5)，控制命令輸入模塊(I)接收控制命令，送給數字信號處理模塊(2)，經過其計算后送給控制執行輸出模塊(3)，模擬電位傳感器(4)檢測控制執行輸出模塊(3)的位置，并把位置轉換為電壓，經由數據采集模塊采集后送給數字信號處理模塊(5)進行偏差計算，從而實現高精度的控制，實現模擬電位傳感器誤差補償通過以下方法: 步驟(I)、在實際控制執行前，以控制系統中控制執行輸出模塊(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)、在執行步驟(I)的過程中使用數據采集模塊(5)對模擬電位傳感器(4)的輸出電壓進行采集； 步驟(3)、設所有采集的數據為N個，K，Alri為步驟(2)采集的任意兩個數據，η小于等于N，因此K，Alri為相鄰的兩個數據； 步驟⑷、設 Δη = An-Alri, Ση= Δη-Δη-1 ； 步驟(5)、判斷Σ η的符號變化，對數據An以Σ η的符號變化點為節點進行分段，把數據An分的段數設為m段，m大于I小于等于n_l ; 步驟(6)、對于m段中任一段數據的An值進行段內平均，設任一段內數據為C，則平均值為該段內所有的Δη除以c ; 步驟(7)、把m段數據的An平均值、Σ η的符號變化的分界點記錄在數字信號處理模塊⑵中； 步驟(8)、在實際控制系統實際使用中，以Σ η的符號對任意一段實際測的新數據An進行實時補償，補償的數據符號與Σ η的符號相反； 步驟(9)、控制系統達到控制目的后結束控制，如果沒有達到則繼續進行步驟(8)。
2.根據權利要求1所述的一種控制系統模擬電位傳感器誤差補償方法，其特征在于:所述的數字信號處理模塊(2) —般包含FPGA、CPLD、DSP、ARM中的一種或者幾種處理器。
3.根據權利要求1所述的一種控制系統模擬電位傳感器誤差補償方法，其特征在于:所屬的數據采集模塊(5) —般由ADC、模擬信號調理、精密電源組成。
【專利摘要】本發明提出了一種控制系統模擬電位傳感器誤差補償方法，由控制系統的硬件和相應軟件組成，硬件包含控制命令輸入模塊、數字信號處理模塊、控制執行輸出模塊、電位傳感器和數據采集模塊。控制命令輸入模塊接收控制命令，送給數字信號處理模塊，經過計算后送給控制執行輸出模塊，電位傳感器檢測控制執行輸出模塊的位置，并把位置轉換為電壓，經由數據采集模塊采集后送給數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。本發明大幅度提升了電位傳感器在控制系統中的檢測精度，節省了設計資源，降低了成本，還減輕了設計的工作量和難度。
【IPC分類】G05B23-02
【公開號】CN104820420
【申請號】CN201510188590
【發明人】蘇艷蕊, 嚴發寶, 王強, 黃永梅, 楊洪
【申請人】中國科學院光電技術研究所
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月20日