一种机械振动误差消除方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术适用于误差消除技术领域，提供了一种机械振动误差消除方法及装置，所述方法包括：获取当前时刻的参考输入信号，利用当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号；根据当前时刻的参考输入信号和之前时刻的参考输入信号，确定参考输入信号向量X(n)；基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波算法对所述参考输入信号向量X(n)进行滤波，输出有效信号。该机械振动误差消除方法可消除不同工作环境下测量系统的机械振动造成的误差。

Method and device for eliminating mechanical vibration error

The invention is applicable to the technical field of error elimination, provides a method and a device for eliminating errors of mechanical vibration, the method comprises: obtaining a reference input signal at the current time, determined by the reference input signal the moment before the reference input signal at the moment; according to the reference input signal when the reference input signal before the moment and the moment before the sure, the reference input signal vector X (n); field programmable array and using FIR adaptive filtering algorithm of the reference input signal vector based on X (n) filter, the output signal effectively. The mechanical vibration error elimination method can eliminate the errors caused by mechanical vibration of the measuring system under different working conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种机械振动误差消除方法及装置
本专利技术属于误差消除
，尤其涉及一种机械振动误差消除方法及装置。
技术介绍
测量系统工作时，传感器采集机械位移等信息，测量系统对采集到的数据进行处理得到测量结果，但机械振动会导致测量结果存在较大的误差。若依靠改进机械的制造工艺提高测量精度，存在成本高和加工难度大的问题，而且在不同的测量环境中，由于温度和湿度等因素的影响，测量系统的机械振动频率不同，因此难以消除机械振动造成的测量结果误差。故，有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术实施例提供机械振动误差消除方法及装置，以解决现有技术中难以消除机械振动造成的测量结果误差的问题。本专利技术实施例的第一方面，提供一种机械振动误差消除方法，包括：获取当前时刻的参考输入信号，利用所述当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号；根据所述当前时刻的参考输入信号和所述之前时刻的参考输入信号，确定参考输入信号向量X(n)；基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波算法对所述参考输入信号向量X(n)进行滤波，输出有效信号。本专利技术实施例的第二方面，提供一种机械振动误差消除装置，包括：获取模块，用于获取当前时刻的参考输入信号，利用所述当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号；确定模块，用于根据所述当前时刻的参考输入信号和所述之前时刻的参考输入信号，确定参考输入信号向量X(n)；滤波模块，用于基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波算法对所述参考输入信号向量X(n)进行滤波，输出有效信号。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术所提供的机械振动误差消除方法及装置中，获取当前时刻的参考输入信号，利用当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号；根据当前时刻的参考输入信号和之前时刻的参考输入信号，确定参考输入信号向量X(n)；基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波算法对所述参考输入信号向量X(n)进行滤波，输出有效信号。该机械振动误差消除方法及装置中输出的有效信号，可消除不同工作环境下测量系统的机械振动造成的误差。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的机械振动误差消除方法的一流程图；图2是图1所示机械振动误差消除方法中步骤S10的一流程图；图3是图1所示机械振动误差消除方法中步骤S30的一流程图；图4是本专利技术实施例提供的FIR自适应滤波算法的示意图；图5是本专利技术实施例提供的机械振动误差消除装置的结构框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种机械振动误差消除方法。该机械振动误差消除方法包括：获取当前时刻的参考输入信号，利用当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号；根据当前时刻的参考输入信号和之前时刻的参考输入信号，确定参考输入信号向量X(n)；基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波算法对所述参考输入信号向量X(n)进行滤波，输出有效信号，从而消除不同工作环境下测量系统的机械振动造成的误差。为了说明本专利技术所提供的机械振动误差消除方法，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一图1示出了本专利技术实施例一提供的机械振动误差消除方法的一流程图，详述如下：在S10中，获取当前时刻的参考输入信号，利用所述当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号。当前时刻的参考输入信号是指频域上的参考输入信号，若当前时刻为n，预设参考信号向量的长度为k，则根据k值确定之前时刻的参考输入信号为(k-1)个。为了使参考输入信号向量与测量系统机械振动所产生的噪声信号高度相关，优选地，使获取当前时刻的参考输入信号，利用当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号的过程在系统空闲的状态下进行，在系统空闲状态下获取到的参考输入信号更准确并且始终能和测量系统机械振动所产生的噪声信号保持高度相关。其中，系统空闲的状态是指系统开启但没有进入测量的工作状态。在S20中，根据当前时刻的参考输入信号和之前时刻的参考输入信号，确定参考输入信号向量X(n)。令X(n)＝{x(n),x(n-1)，x(n-2)，……，x(n-k-2)，x(n-k+1)}T，其中，x(n)为当前时刻的参考输入信号；x(n-1)为上一时刻的参考输入信号，……，x(n-k+1)为上(k-1)时刻的参考输入信号，x(n-1)，x(n-2)，……，x(n-k-2)，x(n-k+1)合称为之前时刻的参考输入信号；参考输入信号向量X(n)由当前时刻的参考输入信号和之前时刻的参考输入信号构成。在S30中，基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波算法对参考输入信号向量X(n)进行滤波，输出有效信号。现场可编程阵列(即Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)，是一种基于N输入查找表(LUT)技术的现场可编程门阵列，具有丰富而规则的逻辑资源和布线资源。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(LogicCellArray)这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(ConfigurableLogicBlock)、输入输出模块IOB(InputOutputBlock)和内部连线(Interconnect)三个部分。现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波对所述参考输入信号向量X(n)进行滤波包括：原始输入信号不进行滤波，直接作为期望输出信号，当前时刻的期望输出信号与之前时刻的期望输出信号构成期望输出信号向量；对参考输入信号向量X(n)进行自适应性滤波，输出信号向量为自适应滤波权系数向量的转置与参考输入向量的乘积，误差信号向量为期望信号向量与输出信号向量之差，根据获得的误差信号向量逐步调整自适应滤波权系数向量，直至误差向量的值最小。优选地，步骤S30是在系统工作时进行的。系统工作是指系统开启并进入工作状态。本实施例所提供的机械振动误差消除方法中，获取当前时刻的参考输入信号，利用当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号；根据当前时刻的参考输入信号和之前时刻的参考输入信号，确定参考输入信号向量X(n)；基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波算法对所述参考输入信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械振动误差消除方法，其特征在于，包括：获取当前时刻的参考输入信号，利用所述当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号；根据所述当前时刻的参考输入信号和所述之前时刻的参考输入信号，确定参考输入信号向量X(n)；基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波算法对所述参考输入信号向量X(n)进行滤波，输出有效信号。

【技术特征摘要】
1.一种机械振动误差消除方法，其特征在于，包括：获取当前时刻的参考输入信号，利用所述当前时刻的参考输入信号确定之前时刻的参考输入信号；根据所述当前时刻的参考输入信号和所述之前时刻的参考输入信号，确定参考输入信号向量X(n)；基于现场可编程阵列并采用FIR自适应滤波算法对所述参考输入信号向量X(n)进行滤波，输出有效信号。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前时刻的参考输入信号，包括：对采集到的连续时间信号进行模数转换得到数字信号；基于现场可编程阵列对所述数字信号做快速傅里叶变换到频域；根据所述频域的频谱分量图计算固有频率；根据所述固有频率合成所述当前时刻的参考输入信号。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用FIR自适应滤波算法对所述参考输入信号向量X(n)进行滤波，输出有效信号，包括：根据当前时刻的自适应滤波器权系数向量W(n)的转置与所述参考输入信号向量X(n)相乘，获取当前时刻的输出信号向量Y(n)；将期望输出信号向量D(n)与所述输出信号向量Y(n)相减，获取误差信号向量E(n)；采用FIR自适应滤波算法对所述误差信号向量E(n)和参考输入信号向量X(n)进行滤波，获取下一时刻的自适应滤波器权系数向量W(n+1)；将下一时刻的自适应滤波器权系数向量W(n+1)的转置与所述参考输入信号向量X(n+1)相乘，获取下一时刻的输出信号向量Y(n+1)，作为所述有效信号输出。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述下一时刻的自适应滤波器权系数向量W(n+1)是所述误差信号向量E(n)和参考输入信号向量X(n)和步长因子的乘积与所述当前时刻的自适应滤波器权系数向量W(n)的和值。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：时钟控制当前时刻的参考输入信号向量和期望输出信号向量同步进行。延迟输入量缓存至所述现场可编程阵列的寄存器中。6.一种机械振动误差消除装置，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：董扬辉，
申请(专利权)人：深圳怡化电脑股份有限公司，深圳市怡化时代科技有限公司，深圳市怡化金融智能研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44