[发明专利]一种自适应提高模拟输出角度的绝对测量精度的方法

摘要

本发明公开了一种自适应提高模拟输出角度的绝对测量精度的方法，它是根据设置的参考偏移量OFFSET_Ref和参考增益GAIN_Ref、测量起点测量角度数字值、终点测量角度数字值以及各个机械角度下的输出电压值，能反演出各个机械角度下理论上磁编码器计算出的角度数字值，这些角度数字值就分别代表了各个机械角度下的物理意义上的机械角度。本发明利用标准角度源采集和记录磁编码器输出的模拟电压和标准角度，自适应地搜索出使绝对角度测量误差最小的磁编码器的偏移量和增益寄存器参数，并写入该寄存器。本发明提出的方法完全是由单片机操作和计算完成，速率快，效率高。由于偏移量OFFSET_Opt和增益GAIN_Opt是测量起点和测量终点范围内的最优值，因此机械角度的绝对测量精度也较高。

主权项

1.一种自适应提高模拟输出角度的绝对测量精度的方法,其特征在于：A、把角度测量电路安装在标准角度源上，并把标准角度源调整到待测角度的起点位置，即测量角度的起点；标准角度源发出读取机械角度数字值和缓存标准角度的第一触发信号Tr1分别送至读角度数字值模块和标准角度缓存模块；在第一触发信号Tr1的触发下，读角度数字值模块通过第一数字串行口从磁编码器中的角度数字值寄存器中读取起点的测量角度数字值，并把缓存至角度数字值缓存模块；同时，标准角度源把起点的标准角度缓存至标准角度缓存模块；把标准角度源调整到待测角度的终点位置，即测量角度的终点，并准备就绪后，标准角度源再次发出第一触发信号Tr1，在第一触发信号Tr1的触发下，读角度数字值模块通过第一数字串行口从磁编码器中的角度数字值寄存器读取终点的测量角度数字值Ae(Ae>As)，并把Ae缓存至角度数字值缓存模块；同时，标准角度源把终点的标准角度De(De>Ds)缓存至标准角度缓存模块；B、在第一触发信号Tr1的触发下得到的起点的测量角度数字值As和终点的测量角度数字值Ae后，由乘加法运算模块按照下面的公式计算出参考偏移量OFFSET_Ref和参考增益GAIN_Ref；公式中ROUNDDOWN为向下取整函数；C、把参考偏移量OFFSET_Ref和参考增益GAIN_Ref由写偏移量和增益模块通过第二数字串行口写入磁编码器内部的偏移量和增益寄存器，并完成把磁编码器设置成模拟输出工作模式，等待第二触发信号Tr2；D、把标准角度源调整到待测角度的起点位置并准备就绪后，标准角度源发出第二触发信号Tr2和第三触发信号Tr3；在第二触发信号Tr2的触发下，电压采集模块开始工作，采集磁编码器输出的模拟电压V_A得到数字电压V_D，并把数字电压V_D缓存至数据记录模块；在第三触发信号Tr3的触发下，标准角度源的标准角度D被缓存至数据记录模块，完成一次数据测量；E、在测量角度的起点和终点的范围内，以机械角度约2°的间隔均匀地完成数字电压V_D和标准角度D的数据测量，并缓存至数据记录模块；假设在这个过程中进行了次数据的测量和缓存；F、完成待测量角度的起点和终点的范围内的数据测量和缓存后，进入遍历计算模块；遍历计算模块详细的过程如下：ａ、根据步骤E中测量和和缓存的数据——数字电压V_D和标准角度D计算出在步骤E中各标准角度下的磁编码器理论计算出的角度数字值，式中：为数据记录模块中的第个标准角度下输出的数字电压；b、设定一个偏移量门限GATE_OFFSET和一个增益门限GATE_GAIN，由公式：计算出在由偏移量门限和增益门限构成的二维空间内根据磁编码器理论计算出的角度数字值下的理论输出电压：；然后，按照下述公式计算出绝对角度测量误差式中，数据记录模块中的第个标准角度；G、比较选择模块负责处理绝对角度测量误差，过程如下：ａ、对每次过程测量搜索，搜索出每次过程测量的绝对误差最大值；b、在个过程测量的绝对误差最大值中搜索最小值，由绝对测量误差最小原则得到最得最优偏移量OFFSET_M和最优增益GAIN_N；c、选择OFFSET_M和GAIN_N作为最优偏移量OFFSET_Opt和最优增益GAIN_Opt，发送至写偏移量和增益模块；     H、写偏移量和增益模块把最优偏移量OFFSET_Opt和最优增益GAIN_Opt代替参考偏移量OFFSET_Ref和参考增益GAIN_Ref，由写偏移量和增益模块通过第二数字串行口写入磁编码器内部的偏移量和增益寄存器，完成对磁编码器的设置；磁编码器输出的测量的机械角度由其数模转换模块输出的模拟电压V_A表示，机械角度下述公式计算出，或。