一種跟蹤控制平臺光電編碼器細分信號誤差補償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于精密跟蹤與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種跟蹤控制平臺光電編碼器細 分信號誤差補償方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 跟蹤控制平臺對捕獲、跟蹤及瞄準要求苛刻，精度需至角秒量級，甚至要超低速工 作，對光電編碼器的軸角測量精度和準確度提出很高的要求。光柵信號周期大小，光柵的一 致性和邊緣清晰度，光學過濾器質(zhì)量，光電檢測元件特性和輸出模擬信號在后續(xù)處理中的 穩(wěn)定性和動態(tài)性能是影響光電編碼器測量精度的主要因素。對于無內(nèi)置軸承的角度編碼 器還要考慮安裝誤差，被測軸軸承誤差，讀數(shù)頭調(diào)整誤差導(dǎo)致的附加誤差等對測量精度的 影響。對于內(nèi)置軸承角度編碼器和內(nèi)置定子聯(lián)軸器角度編碼器，還需考慮聯(lián)軸器帶來的誤 差。這些因素對編碼器測量的影響最終體現(xiàn)在細分信號誤差上，提高編碼器精度需對細分 信號誤差進行修正或補償。針對細分信號誤差對編碼器測角精度造成的影響，通常從誤差 檢測和誤差補償兩個方面補救。細分信號誤差測量方面，如能檢測出來細分誤差的成因、量 值或動態(tài)規(guī)律，就可盡量規(guī)避產(chǎn)生誤差的因素或直接對細分誤差進行補償，以提高編碼器 精度。細分誤差測量方法存在的問題是編碼器誤差檢測裝置復(fù)雜，檢測過程繁瑣，對環(huán)境 要求嚴格，大多只能在實驗室條件下檢測，并不適合在工作現(xiàn)場對編碼器進行檢測。另外， 檢測裝置大多只能實現(xiàn)對編碼器的靜態(tài)誤差檢測，不能夠很好的實現(xiàn)對編碼器的動態(tài)誤差 檢測。昂貴的價格也是限制其在實際工程中應(yīng)用的重要因素。細分誤差補償方面，多側(cè)重 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基于徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)等智能和自適應(yīng)算法的研究。編碼器細分誤差補 償方法存在的問題是誤差修正需要在實驗室等較理想的環(huán)境下進行，工作內(nèi)容只針對編 碼器測角模塊的細分誤差進行修正或補償，不考慮編碼器測角模塊應(yīng)用于復(fù)雜大平臺軸系 時，細分誤差對整個平臺造成的影響。因此，這些細分誤差補償方法很難適應(yīng)光電編碼器工 作現(xiàn)場及工作環(huán)境的變化等情況。針對目前編碼器細分信號誤差補償方法存在的上述缺 點，本發(fā)明提出一種跟蹤控制平臺光電編碼器細分信號誤差補償方法。該方法實用性和外 場適應(yīng)能力強，無需價格昂貴的誤差檢測設(shè)備和帶給平臺較大延時的復(fù)雜算法。同時，該方 法僅需獲取軸系位置信息，無需了解光電控制平臺和編碼器測角模塊及平臺下層軟硬件結(jié) 構(gòu)，可移植可操作能力強，省時省力，為解決光電控制平臺常見的編碼器細分信號誤差問題 提供了一個很好的解決思路。該方法減小了細分信號誤差對跟蹤控制平臺的影響，提高了 跟蹤控制平臺光電編碼器測角精度，使得平臺具有更寬的帶寬、更高的剛度、更快的響應(yīng)速 度、更強的負載能力以及更好的穩(wěn)定性。
[0003] 中國專利文獻庫公布了一種名稱為《高精度編碼器光電信號細分誤差的檢測方 法》（專利申請?zhí)?01210488003. 5)的發(fā)明專利申請技術(shù)，該發(fā)明專利申請技術(shù)公開了一種 測量超長導(dǎo)軌直線度的方法，涉及一種測量導(dǎo)軌尤其是超長導(dǎo)軌直線度的方法。本發(fā)明解 決現(xiàn)有測量方法測量精度低、誤差大，并且存在數(shù)據(jù)處理和運算比較復(fù)雜的問題。本發(fā)明所 述方法通過激光跟蹤儀測量、采集超長導(dǎo)軌上若干數(shù)據(jù)點，對這些數(shù)據(jù)點進行空間直線擬 合，采用最小二乘法擬合算法對采集的N個測試采樣點的數(shù)據(jù)信息進行直線度計算，即可 得到導(dǎo)軌的直線度。本發(fā)明所述的方法數(shù)據(jù)分析和實驗操作簡便、測試時間短、數(shù)據(jù)處理簡 單、測試成本低以及測試效率很高。其不足之處在于該發(fā)明專利激光跟蹤儀器僅適用直線 編碼器，不適用于角度編碼器，其誤差檢測設(shè)備價格昂貴，實用性和外場適應(yīng)能力不強，對 光電控制平臺和編碼器模塊及平臺下層軟硬件結(jié)構(gòu)熟悉度要求高，可移植可操作能力差， 很難適應(yīng)光電編碼器工作現(xiàn)場及工作環(huán)境的變化等情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決編碼器細分信號誤差對跟蹤控制平臺穩(wěn)定性及跟蹤控制精度造成了較嚴 重的影響，而目前常用的細分信號誤差補償方法在實用性，外場適應(yīng)能力，價格，可移植可 操作能力和實時性方面無法滿足需求的問題，本發(fā)明提供一種跟蹤控制平臺光電編碼器細 分信號誤差補償方法。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種跟蹤控制平臺光電編碼器細分信號誤差補償方 法，跟蹤控制平臺包括主處理器模塊、存儲模塊、顯示模塊、電源模塊、執(zhí)行模塊、被控模塊、 光電編碼器測量模塊、通信接口模塊和人機交互模塊。跟蹤控制平臺以主處理器模塊為中 心，被控模塊為跟蹤控制平臺控制對象，光電編碼器測量模塊用于測量被控模塊的位移量， 執(zhí)行模塊用于驅(qū)動和控制被控模塊，存儲模塊與主處理器模塊連接用于存儲實時處理數(shù)據(jù) 和固化程序等，連接在主處理器模塊上的顯示模塊主要用來顯示被控模塊動態(tài)和行為，通 信模塊用于模塊間的信息交互，人機交互模塊主要便于操作員操作跟蹤控制系統(tǒng)，電源模 塊則是為整個硬件平臺提供電源供應(yīng)。
[0006] 該跟蹤控制平臺光電編碼器細分信號誤差補償方法按以下步驟實現(xiàn)：
[0007] 步驟（1)、控制平臺光電編碼器輸出由莫爾條紋技術(shù)獲得的兩路正交信號，波形為 準正弦波，正弦波和余弦波表示如下：
【主權(quán)項】
1. 一種跟蹤控制平臺光電編碼器細分信號誤差補償方法，其特征在于：該跟蹤控制平 臺包括主處理器模塊（1)、存儲模塊（2)、顯示模塊（3)、電源模塊（4)、執(zhí)行模塊（5)、被控 模塊（6)、光電編碼器測量模塊（7)、通信接口模塊（8)和人機交互模塊（9);該跟蹤控制平 臺以主處理器模塊（1)為處理核心，被控模塊（6)為跟蹤控制平臺控制對象，光電編碼器測 量模塊（7)主要給執(zhí)行模塊（5)提供控制和驅(qū)動測量被控模塊（6)的位移量并測量被控模 塊（6)的位置量，存儲模塊（2)與主處理器模塊（1)連接用于存儲實時處理數(shù)據(jù)和固化程 序等，連接在主處理器模塊（1)上的顯示模塊（3)主要用來顯示被控模塊動態(tài)和行為，通信 模塊（8)用于模塊間的信息交互，人機交互模塊（9)主要便于操作員操作跟蹤控制系統(tǒng)，電 源模塊（4)則是為整個硬件平臺提供電源供應(yīng)； 該跟蹤控制平臺光電編碼器細分信號誤差補償方法按以下步驟實現(xiàn)： 步驟（1)、控制平臺光電編碼器輸出由莫爾條紋技術(shù)獲