[发明专利]基于Kalman滤波器实现电容式位移传感器测距的方法及其装置

权利要求书

1.一种基于Kalman滤波器实现电容式位移传感器测距的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)电容传感器检测板间距H_C(t)，编码器检测位置信息H_E(t)；

(2)将编码器反馈位移变化量作为系统的控制输入量，将编码器和电容式位移传感器构成高度检测离散系统；

(3)通过Kalman滤波器进行数据融合，输出板间距H′_C(t)。

2.根据权利要求1所述的基于Kalman滤波器实现电容式位移传感器测距的方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：

(3.1)进行状态预测；

(3.2)预测方差；

(3.3)根据结果更新kalman增益；

(3.4)进行状态更新；

(3.5)滤波方差更新。

3.根据权利要求1所述的基于Kalman滤波器实现电容式位移传感器测距的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中构成高度检测离散系统，具体为：

根据以下公式构成高度检测离散系统：

X(k)＝AX(k－1)+Bu(k)+Q；

其中，A、B和Q分别为状态转移矩阵、输入矩阵和测量噪声，X(k)和u(k)为k时刻系统状态和输入量。

4.根据权利要求3所述的基于Kalman滤波器实现电容式位移传感器测距的方法，其特征在于，所述的步骤(2)还包括以下步骤：

观测系统状态，根据不同的扰动情况调整观测器协方差值。

5.根据权利要求4所述的基于Kalman滤波器实现电容式位移传感器测距的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中调整观测器协方差值，具体为：

根据以下公式调整观测器协方差值：

Z(k)＝CX(k)+R；

其中，C和R分别为观测矩阵和过程噪声，X(k)和Z(k)分别为k时刻系统状态和观测结果。

6.一种用于实现权利要求1所述的方法的基于Kalman滤波器实现电容式位移传感器测距的装置，其特征在于，所述的系统包括控制电路、编码器和电容式位移传感器，所述的编码器和电容式位移传感器均与控制电路相连接，所述的编码器用于获取电机的运动信息，所述的电容式位移传感器用于获取距板高度，所述的控制电路对原始电容频率值进行初步处理并获取编码器的运动信息。

7.根据权利要求6所述的基于Kalman滤波器实现电容式位移传感器测距的装置，其特征在于，所述的控制电路包括Kalman滤波器，与所述的编码器和电容式位移传感器相连接，用于将编码器反馈的位置信息和电容式位移传感器检测的高度信息进行数据融合，将编码器反馈的运动量和电容式位移传感器反馈运动量作为线性系统，通过编码器反馈的运动信息对电容式位移传感器反馈的运动信息进行校正。

8.根据权利要求6所述的基于Kalman滤波器实现电容式位移传感器测距的装置，其特征在于，所述的装置还包括人机交互平台，与所述的控制电路通过硬件平台相连接，用于对整个装置进行相应的控制。