【技术实现步骤摘要】
本申请涉及编码器，特别涉及一种磁性编码器校准参数标定方法、装置、终端及介质。
技术介绍
1、编码器是机电系统中的基础元件，可测量电机转子的位置、速度和方向。这些信息对于电机的实时运动控制至关重要，尤其是在需要精准控制、闭环反馈或定位的应用中。编码器将机械运动转换为电信号，为控制系统提供准确的反馈，从而实现对电机的高效控制。常用的编码器主要有机械(接触式)编码器、光电编码器、磁性编码器、电磁感应编码器等，根据不同的应用场合选择不同类型、分辨率的编码器。光电编码器是最常使用的编码器，因其分辨率高、精度较高、使用寿命长，但通常无法用于有灰尘、油脂的恶劣环境，成本相对较高，并且通常只能采取轴端安装方式。
2、磁性编码器利用霍尔元件感知磁场的变化进而推算出角度的变化，相较于光电编码器主要有如下优点：①适用于灰尘多、油多、水多等严苛环境下的应用场景，适用于如碎线多的工业缝纫机和切削液溅及水飞溅多的加工机械。保持高稳定性，有效抵御灰尘、油污和水分等不利因素，为设备在恶劣环境中长时间稳定运行提供可靠支持；②将编码器的永磁体直接安装在电机轴的末端，从而省去了用传统反馈编码器时所需的过渡联接轴承。无接触式的位置测量，降低了电机运行过程中因机械轴振动而造成编码器失效(甚至损坏)的风险，有助于提升电机运行的稳定性；③支持轴端、离轴(如侧轴、侧轴正交)多种安装方式。离轴安装可以解放旋转轴两端，可实现编码器整体的轻薄化。
3、尽管磁性编码器有较好的精度和分辨率，可实现离轴检测，逐渐出现在光学编码器的市场上。但磁性编码器测量结果对校准
技术实现思路
1、本申请提供了一种磁性编码器校准参数标定方法、装置、终端及介质，其优点是提高磁性编码器校准参数标定的效率，解决现有技术中磁性编码器校准参数标定过程繁琐、效率低下的问题。
2、本申请的技术方案如下：
3、第一方面，本申请提供一种磁性编码器校准参数标定方法，包括以下步骤：
4、s1：配置初始校准参数ξi(i＝1,…,n)，并获取初始校准参数配置下待校准磁性编码器的误差；
5、s2：利用贝叶斯优化获得最优校准参数估计值；
6、s3：利用步骤s2获得的最优校准参数估计值，迭代估计待校准磁性编码器的最优校准参数，直至在该校准参数下待校准磁性编码器的误差满足预设要求。
7、通过上述技术方案，本申请将编码器校准参数寻优问题转换为贝叶斯优化问题，形成一种全局优化的贯序标定策略，该标定方法无需已知校准参数与误差之间的具体映射关系。从而大大降低编码器校准参数标定的理论门槛，方便一般工程人员使用。
8、进一步的，步骤s1包括：
9、s11：利用初始校准参数ξi(i＝1,…,n)配置待校准磁性编码器，分别利用待校准磁性编码器与基准编码器测量同一旋转角度值并记录旋转过程中的测量角度数据qm及qs；
10、s12：分别计算初始校准参数ξi下磁性编码器误差εi，采用最大绝对误差或均方根误差，校准参数ξ下的最大绝对误差mae计算为：
11、
12、其中分别表示在旋转过程中t时刻的基准编码器和待校准磁性编码器测量的测量角度值，t表示在测试过程中测量值个数，abs(·)表示绝对值运算，max(·)表示最大值运算；校准参数ξ下的均方根误差rmse计算为：
13、
14、进一步的，基准编码器采用已经校准过、精度较高的编码器，并以此编码器测量值作为真实值。
15、进一步的，初始校准参数ξi(i＝1,…,n)的选取利用拉丁超立方抽样在校准参数空间选取。
16、进一步的，步骤s2包括：
17、s21：利用步骤s1获得的数据建立校准参数ξ与误差ε之间的高斯过程回归方程：
18、ε＝g(ξ)＝h(ξ)tβ+f(ξ) (11)
19、其中h(ξ)表示一组基函数，β是基函数系数；f(ξ)～gp(m(ξ),k(ξ,ξ′))表示均值函数为m(ξ)以及协方差方程为k(ξ,ξ′)的高斯过程，k(ξ,ξ′)为协方差函数，采用高斯核函数或matérn核函数；核函数通常由一组超参数γ表示，以高斯核函数k(x,x′)为例，表示为
20、
21、则核函数超参数γ＝(σf,σl)；响应值ε可表示为
22、p(ε|f(ξ),ξ)～n(ε|h(ξ)tβ+f(ξ),σ2) (13)
23、其中σ2表示ε的噪声方差；
24、利用最大似然估计求得高斯过程回归参数，最大似然估计函数为似然参数可通过求解以下问题得到
25、
26、其中是输入特征矩阵，是对应的输出向量，参数θ包括基函数系数β，噪声方差σ2以及核函数超参数γ；
27、s22：根据采集函数选择下一个磁性编码器校准候选点ξ*；该点是在当前模型中最有可能取得最小误差的地方；根据步骤s21求得已有观测数据(ξ,ε)的模型(3)，利用此模型可得到误差ε＝g(ξ)的后验分布：
28、g(ξ)～n(h(ξ)tβ+k(ξ,ξ)t(kξξ+σ2i)-1ε,k(ξ,ξ)-k(ξ,ξ)t(kξξ+σ2i)-1k(ξ,ξ))(15)
29、其中根据式(7)可得到贝叶斯优化所需的采集函数，常用的采集函数有期望改善函数、改善概率函数、上置信界函数以及知识梯度函数；以上置信界函数为例，最优点表达为
30、
31、其中μn(ξ＝hξtβ)+(ξξ)t(kξξ(+σ2)-1ε，σn(ξ)＝k(ξ,ξ)-k(ξ,ξ)t(kξξ+σ2i)-1k(ξ,ξ)，置信参数λn＝2ln(|ξ|/2)+z，z服从指数分布z～exp(0.5)；求解上述优化问题(8)可得到下次待测磁性编码器最优校准值ξ*＝ξn+1。
32、进一步的，步骤s3包括：测试s22中得到的待测磁性编码器最优校准值ξ*，按照步骤s11、s12可得到第n+1次测试校准值ξn+1＝ξ*及所对应的误差εn+1，将(ξn+1,εn+1)加入训练集(ξ,ε)，重新执行步骤s21、s22，由此可得到下一步待测磁性编码器最优校准值ξ*；如此迭代循环，直到编码器误差满足预设要求，最终得到了磁性编码器最优的校准值，将此数值写入编码器控制芯片，完成该编码器的校准。
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【技术保护点】
1.一种磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，步骤S1包括：
3.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，基准编码器采用已经校准过、精度较高的编码器，并以此编码器测量值作为真实值。
4.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，初始校准参数ξi(i＝1,…,n)的选取利用拉丁超立方抽样在校准参数空间选取。
5.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，步骤S2包括：
6.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，步骤S3包括：测试S22中得到的待测磁性编码器最优校准值ξ*，按照步骤S11、S12可得到第n+1次测试校准值ξn+1＝ξ*及所对应的误差εn+1，将(ξn+1,εn+1)加入训练集(Ξ,Ε)，重新执行步骤S21、S22，由此可得到下一步待测磁性编码器最优校准值ξ*；如此迭代循环，直到编码器误差满足预设要求，最终得到了磁性编码器最优的校准值，将此数值写入编码器
7.一种磁性编码器校准参数标定装置，其特征在于，包括标定工装单元和数据采集与处理单元，其中，标定工装单元包括基准编码器模块M1、带有旋转轴的机械连接模块M2以及待标定磁性编码器模块M3，基准编码器模块M1包括基准编码器，待标定磁性编码器模块M3包括固定在旋转轴末端的永磁体M31以及传感芯片M32，永磁体M31通过旋转轴和基准编码器同步转动；所述数据采集与处理单元用于实现如权利要求1-6任意一项所述的磁性编码器校准参数标定方法。
8.一种终端，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器被配置为：调用并执行所述计算机指令以实现如权利要求1-6任意一项所述的磁性编码器校准参数标定方法。
9.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质存储有计算机指令，所述计算机指令被计算机调用并执行时，实现如权利要求1-6任意一项所述的磁性编码器校准参数标定方法。
...【技术特征摘要】
1.一种磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，步骤s1包括：
3.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，基准编码器采用已经校准过、精度较高的编码器，并以此编码器测量值作为真实值。
4.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，初始校准参数ξi(i＝1,…,n)的选取利用拉丁超立方抽样在校准参数空间选取。
5.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，步骤s2包括：
6.根据权利要求1所述的磁性编码器校准参数标定方法，其特征在于，步骤s3包括：测试s22中得到的待测磁性编码器最优校准值ξ*，按照步骤s11、s12可得到第n+1次测试校准值ξn+1＝ξ*及所对应的误差εn+1，将(ξn+1,εn+1)加入训练集(ξ,ε)，重新执行步骤s21、s22，由此可得到下一步待测磁性编码器最优校准值ξ*；如此迭代循环，直到编码器...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹鹏飞，李子健，杨翼，袁浩强，
申请(专利权)人：埃斯顿南京医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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