[发明专利]基于GM(0，2)模型的多维力传感器的静态解耦方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种基于GM(0，2)模型的多维力传感器的静态解耦方法。

背景技术

多维力传感器用于感知空间中的正交力/力矩，多维力传感器被广泛用于航天、医疗、机器人、工业自动化中。而多维力传感器采用一体化的弹性元件，仅用一个结构来实现对二维力的测量，因而具有体积小、功能强的特点。但是，这种一体化的弹性元件也带来了一个共性问题：维间耦合，即某一方向的输出信号中，有其它方向输入量的影响。从原理上讲，在单一方向的力作用下，只应在其对应方向上产生输出，其它方向输出应为零。但事实上，其它方向输出不是零，这是由传感器机械结构、转换原理以及加工、贴片等工艺因素造成的耦合干扰。要消除或抑制耦合，可以从两个方面入手。第一是设法消除其产生的根源，这涉及到传感器制造工艺等诸多问题，往往难以解决，同时，又会增加传感器的制造成本；第二是利用标定矩阵，采取模拟或数字信号处理方法消除传感器维间耦合，这种方法既能降低对传感器制造工艺的要求，又能获取较准确的测量结果。目前，比较常用的解耦算法为传统的基于求解矩阵广义逆的静态解耦算法，由于涉及到众多矩阵运算，算法复杂，运算量大，容易产生病态矩阵，影响解耦的精度。专利CN 101832837A提供一种基于耦合误差建模的多维力传感器标定解耦方法，采用最小二乘法拟合一元函数进行耦合误差建模，然后将系数代入相关公式求解，无需复杂的矩阵运算，虽然，该算法相对于传统的基于求解矩阵广义逆的静态解耦算法运算量小、求解简单、解耦精度高，但是算法依然复杂，解耦精度仍然不高，任然很难运用到实际的传感器静态解耦。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于GM(0，2)模型的多维力传感器的静态解耦方法，求解各维的标定解耦系数矩阵，无需复杂的矩阵运算，方法简单可靠，解耦精度高。

本发明的技术解决方案如下：

在对多维力传感器静态解耦之前，首先利用多维力标定平台对传感器进行标定实验，根据每维力的测量量程，从0开始按照递增的方式进行加载作用力，然后从最大作用力反行程进行卸载作用力，测量此时作用力下的输出值，将作用力的数据序列记为系统特征数据序列为作用力的输出电压值记为相关因素序列为

基于GM(0，2)模型的解耦方法如下所示：

设为系统特征数据序列，为相关因素序列，为的一次累加1-AGO序列，则称

x1(1)(k)=a+b2x2(1)(k)+b3x3(1)(k)+···+bNxN(1)(k)---(1)]]>

为GM(0，N)模型。