【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器校准，具体涉及一种基于lm法的电感式位置传感器校准方法及校准系统。
技术介绍
1、电感式位置传感器(inductive position sensor, ips)应用于工业、消费和汽车领域内的电机控制中，以其对杂散场免疫、更轻的重量和更小的体积以及无接触式的特性而得到广泛的使用。随着新能源电动汽车的蓬勃发展，汽车电机控制对传感器的需求量日益剧增，电感式位置传感器能够在严格满足安全的条件下，降低系统成本并且大大简化电动汽车电机控制设计。
2、基于印制板(printed circuit board, pcb)的电感位置传感器使用一个初级线圈产生一定频率的交变磁场，与两个次级线圈相耦合。由于涡流效应的物理原理，当金属块扰乱了平衡的磁场后，每个次级线圈会产生不同的电压，通过电压的比例能够推算出金属块的确切位置。当金属块周期性匀速转动时，两个次级线圈的输出为正余弦信号。而电感式位置传感器的校准就是确保两次级线圈产生的正余弦电压信号的振幅一致并且消除偏置，以保证后续对位置的精确测量。
3、传统的校准方案基于采样波形最大值与最小值的测量，通过最大值与最小值的差计算出三角函数的幅度，最大值与最小值的平均值计算出三角函数的偏置量，但由于采样的噪声与失真，真实的波形并不是理想的三角函数，因此这样的参数提取会不可避免的受到测量误差的影响，以至于无法精准校准，无法得到更高精度的测量，因此限制了电感式位置传感器的测量精度。
4、因此，基于上述技术问题需要设计一种新的基于lm法的电感式位置传感器校准方
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于lm法的电感式位置传感器校准方法及校准系统。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于lm法的电感式位置传感器校准方法，包括：
3、启动电机匀速转动，产生角速度恒定的正余弦函数；
4、接收到采样的数字量后选取一段时间内的数据进行储存，储存的点数记为2n；
5、正余弦信号的相位差为1/2π，对两个信号分别求解初相位，同时对初相位进行校准。
6、进一步，正弦函数对应的点数为n；
7、余弦函数对应的点数为n。
8、进一步，电感式位置传感器，当金属块匀速移动时，两个次级线圈会产生相位相差1/2π的正余弦信号；
9、构造次级线圈电压函数：
10、；
11、；
12、其中a1,a2分别是两个次级线圈的振幅；b1，b2是分别是两个次级线圈的偏置量；ω是角速度；φ是相位。
13、进一步，在标准情况下a1/a2=1，b1=b2=0，此时，对电压的比例进行反三角函数运算：
14、；
15、从而得到金属块的绝对位置。
16、进一步，存在失调的情况下：
17、；
18、进行反三角函数的运算获取的金属块的绝对位置与真实值存在偏差。
19、进一步，为了精确的得到两个函数的振幅a与偏置b，利用最小二乘法构造目标函数：
20、；
21、；
22、其中，第i个采样得到的真实的数据点，一共有n个采样点；yi（a，b）是按照一组a与b得到的理想的函数下与第i个采样点对应的理想值，它们的差为ri，即残差；ti是采样的离散时间，代表第i个采样时刻。
23、进一步，求解目标函数最小值就能得到与数据最接近的一组a与b，从而在避免噪声影响的情况下解除了采样信号对于的幅度与偏置量。
24、求解这个最小二乘的目标函数是一个凸优化问题，找到(a,b)与s构成的三维空间内曲面的唯一的全局最优解，即找到一组(a,b)使得目标函数s有最小值：
25、。
26、进一步，采用lm法求解凸优化问题；
27、将(a,b,φ)组成的三维列向量记为ajm，其中j的取值为1，2，3，对应于a,b,φ；
28、分别对参数a,b,φ求偏导：
29、；
30、；
31、；
32、按照ti带入，得到了一个n行3列的矩阵j：
33、；
34、按照lm法，每次迭代的步长为：
35、；
36、其中，hlm为三维列向量，是对每次迭代的ajm的修正；τ是lm法迭代系数；i为单位矩阵；
37、当迭代次数满足精度要求后ajm即为提取的(a,b,φ)参数；
38、通过得到的参数中的a,b对采样到的函数波形进行扣除偏置与统一振幅的修正。
39、进一步，经过lm法的迭代求解获取一组(a1,b1,φ)，然后利用求解出的φ，作为已知量带入求解余弦函数的n个点，经过相同的过程求解出一组(a2,b2)；
40、依据两组信号的振幅a与偏置量b，分别计算调整比例系数：
41、；
42、；
43、；
44、其中，k1，k2分别补偿函数的偏置量，k3补偿幅度偏小的函数以避免波形失调；
45、通过mcu把调整系数k1，k2，k3写入ips ic的对应地址中完成对芯片的校准。
46、另一方面，本专利技术还提供一种采用上述的基于lm法的电感式位置传感器校准方法的校准系统，包括：
47、启动模块。启动电机匀速转动，产生角速度恒定的正余弦函数；
48、存储模块，接收到采样的数字量后选取一段时间内的数据进行储存，储存的点数记为2n；
49、校准模块，正余弦信号的相位差为1/2π，对两个信号分别求解初相位，同时对初相位进行校准。
50、本专利技术的有益效果是，本专利技术通过启动电机匀速转动，产生角速度恒定的正余弦函数；接收到采样的数字量后选取一段时间内的数据进行储存，储存的点数记为2n；正余弦信号的相位差为1/2π，对两个信号分别求解初相位，同时对初相位进行校准；实现了对于电感式位置传感器的校准，以帮助电感式位置传感器能够实现更加精准的测量，基于lm法，通过设计最小二乘的目标函数，能够将采样电压还原成理想的正余弦函数，从而提取出正余弦函数的振幅与偏置量。拟合后的函数可以理解为对采样信号的去噪与还原失真，因此基于lm法的校准方案具有很高的稳定性与准确性，以确保校准过程的精准可靠，此外，通过提取的参数能够直接计算出校准量，避免了传统方案中多步遍历寻找最优解而增加的时间成本。
51、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
52、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于LM法的电感式位置传感器校准方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于LM法的电感式位置传感器校准方法，其特征在于：
3.一种采用如权利要求1所述的基于LM法的电感式位置传感器校准方法的校准系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于lm法的电感式位置传感器校准方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于lm法的电感式位置传感器校...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘雨炳，孙伯乐，赵浩华，高志齐，刘亚国，刘瑜，
申请(专利权)人：常州同惠电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。