一种基于校准技术提高编码器精度的方法技术

本发明专利技术是一种基于校准技术提高编码器精度的方法，属于机电一体化、传感器测量技术领域；该方法针对分辨率高、精度低的编码器在不增加硬件、不减少编码器分辨率的前提下，通过多项式校准算法提高编码器的精度；多项式校准算法以及校准参数存储在编码器内部的可编程数字处理器中，编码器工作时，多项式校准算法调用校准参数对编码器角度进行校准，将编码器精度提高10倍以上。本发明专利技术在不增加硬件成本，不牺牲编码器分辨率的基础上提高了编码器的精度。适用于各种分辨率高、精度低的编码器数据处理。

A method to improve the precision of encoder based on Calibration Technology

The invention relates to a method for improving the accuracy of the encoder based on calibration technology, which belongs to the electromechanical integration and sensor technology; the method for high resolution and low accuracy of the encoder without increasing the hardware and reduce the encoder resolution, the polynomial calibration algorithm to improve the precision of encoder calibration; polynomial algorithm and calibration parameters stored in the encoder internal programmable digital processor, coder, polynomial calibration algorithm called calibration parameters to calibrate the angle encoder, the encoder accuracy is improved more than 10 times. The invention improves the precision of the encoder on the basis of not increasing the cost of hardware and without sacrificing the encoder resolution. It is suitable for all kinds of encoder data processing with high resolution and low precision.

【技术实现步骤摘要】
一种基于校准技术提高编码器精度的方法
本专利技术属于位角度感器测量领域，特别是一种基于校准技术提高编码器精度的方法。
技术介绍
编码器是一种角度测量装置，广泛应用于控制系统中。应用领域有火炮、雷达、导弹、卫星、风电、机床等。提高编码器的精度和分辨率是当前编码器发展的重点和难点。常见的编码器数据处理方法有数据标定法、角度细分法、权值滤波法等。其中数据标定虽然能够提高编码器的精度，但无法获得连续的数字角度输出。也就是只能在牺牲编码器分辨率的前提下，提高精度。角度细分法相反，该方法可以获得较高的分辨率，但却难以提高编码器的精度，只能通过对模拟量的细分实现分辨率的提高，增加了模拟量测量的硬件成本。权值滤波法采用过采样的方法虽然理论上能够同时提高编码器的精度和分辨率，但该方法仅对误差中的白噪声有作用，实际应用中白噪声在编码器噪声中占比较小，因此效果并不理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种新的基于校准技术提高编码器精度的方法，它能够在不提高硬件成本的前提下，提高编码器的精度，可移植性强，适用范围广。本专利技术所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于校准技术提高编码器精度的方法，其特征在于，该方法针对分辨率高、精度低的编码器在不增加硬件、不减少编码器分辨率的前提下，通过多项式校准算法提高编码器的精度；多项式校准算法以及校准参数存储在编码器内部的可编程数字处理器中，编码器工作时，多项式校准算法调用校准参数对编码器角度进行校准，将编码器精度提高。

【技术特征摘要】
1.一种基于校准技术提高编码器精度的方法，其特征在于，该方法针对分辨率高、精度低的编码器在不增加硬件、不减少编码器分辨率的前提下，通过多项式校准算法提高编码器的精度；多项式校准算法以及校准参数存储在编码器内部的可编程数字处理器中，编码器工作时，多项式校准算法调用校准参数对编码器角度进行校准，将编码器精度提高。2.根据权利要求1所述的一种基于校准技术提高编码器精度的方法，其特征在于，所述的可编程数字处理器选自单片机、DSP、FPGA或者PLD。3.根据权利要求1所述的一种基于校准技术提高编码器精度的方法，其特征在于，所述的多项式校准算法采用一阶多项式拟合算法进行数据校准，校准参数为分段式的一阶多项式拟合参数，编码器工作时，可编程处理器调用一阶多项式校拟合算法根据一阶多项式拟合参数计算获得高精度的编码器角度。4.根据权利要求3所述的一种基于校准技术提高编码器精度的方法，其特征在于：该方法的输入为编码器的原始角度，输出为处理后最终准确角度；该方法通过使用高精度转台得到编码器原始角度到高精度角度的映射函数f(x)，并将该函数保存到编码器中；编码器工作时，调用该映射函数得到映射角度；根据编码器历史角度值，以及编码器的运动模式预测得到编码器预测角度；将原始角度、映射角度与预测角度进行融合计算，提高角度的分辨率并进一步提高编码器的精度得到最终精确角度。5.根据权利要求4所述的一种基于校准技术提高编码器精度的方法，其特征在于，预测角度根据编码器速度与加速度确定，假设编码器短时间内速度与加速度恒定，则短时间内编码器运动模型如下：其中t为时间量，a为加速度量，v是速度量，β为角度常量，α为编码器当前角度值；使用一步预测，即在已知第k个点的状态来推算第k+1个点的状态；这样式(1)做如下简化：其中αp为预测角度；αa为最终精确角度，这里用它来替代k时刻编码器角度；T为数据采样周期。6.根据权利要求4所述的一种基于校准技术提高编码器精度的方法，其特征在于，获得映射函数f(x)的方法具体步骤如下：(1)首先将转台零位与编码器原始零位对齐；(2)使转台每次递增旋转固定角度，记录编码器原始角度，旋转360°后停止记录，此角度为编码器和转台零位；(3)在每个数据段内，采用多项式拟合法获得每个数据段的f(x)，从而获得整个360°范围内的f(x)；(4)在编码器内部可编程数字芯片中完成转台角度的记录，并以程序的形式固化映射函数f(x)。7.根据权利要求4所述的一种基于校准技术提高编码器精度的方法，其特征在于，其中多项式拟合算法的具体方法如下：假设映射函数符合n阶多项式的表达：

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洋洋，徐磊，高文政，韩彬，杜雪珍，石洪，程亚博，林海军，颜玲珑，沈孟龙，
申请(专利权)人：连云港杰瑞电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32