CN109308006A - 一种位标器用分体式旋转变压器精度补偿系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种位标器用分体式旋转变压器精度补偿系统及方法，系统包括：上位机控制及解算模块(1)、位标器组合(2)、补偿参数模块(3)、控制算法模块(4)、驱动模块(5)、分体式旋转变压器(6)、旋转机构(7)、角度测量模块(8)和角度位置反馈模块(9)。通过本套装置测试分体式旋转变压器(6)输出角度与角度位置反馈模块(9)测得实际机械转角误差后计算拟合曲线函数，再运用本函数补偿后旋转变压器测量值精度明显提高。本发明在不增加额外硬件逻辑电路的情况下，对位标器用同轴安装分体式旋转变压器(6)电气反馈角度做了相应补偿，有效提高了位标器用同轴安装分体式旋转变压器测量精度。

Description

一种位标器用分体式旋转变压器精度补偿系统及方法
技术领域
本发明涉及一种提高位标器用旋转变压器精度的方法，特别是一种位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿的方法。
背景技术
位标器是一种伺服组合，可以用来精确控制天线转动角度，并且把天线实际转动角度反馈给其他组合，它的性能直接影响天线波束指向的控制准确度。旋转变压器作为位标器测量转动角度的关键器件，读取到的旋转变压器角度精度直接影响位标器反馈及预置精度的准确性。为了提高旋转变压器的角度精度需要对其进行精度标定及补偿。但是对于分体式旋转变压器需要安装在位标器上后才能确定旋转变压器自身的电气误差特性，则需要对安装分体式旋转变压器的位标器作为一个整体进行精度标定及补偿。现有补偿采用差值补偿法，通过对位标器转角范围内取多点标定后通过差值方法补偿，这种方法差值参数占用大量存储空间，并且补偿精度与标定点数量正相关，工作量较大。
发明内容
本发明目的在于提供一种位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿的方法，解决现有位标器用分体式旋转变压器精度超差的问题。
一种位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿系统，包括：上位机控制及解算模块、补偿参数模块、控制算法模块、驱动模块、分体式旋转变压器、旋转机构、角度位置反馈模块、角度测量模块。其中，所述补偿参数模块、控制算法模块、驱动模块、分体式旋转变压器及旋转机构、角度位置反馈模块组成位标器组合。
所述上位机控制及解算模块的两个通讯端分别与位标器组合和角度测量模块通讯端口相连，控制算法模块的输出端与驱动模块的输入端相连，驱动模块的输出端与分体式旋转变压器相连，分体式旋转变压器同轴安装在旋转机构上并且随之转动，分体式旋转变压器输出端与角度位置反馈模块的输入端相连，角度位置反馈模块的输出端与控制算法模块输入端相连，补偿参数模块输出端与控制算法模块输入端相连。
采用上述位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿系统的补偿方法，其具体步骤为：
步骤1：将角度测量模块固定在旋转机构上。
步骤2：上位机控制及解算模块通过与位标器组合通讯预置角度并读取分体式旋转变压器电气反馈角度α1，同时上位机控制及解算模块通过与角度测量模块通讯读取旋转机构实际转动机械角度β1，上位机控制及解算模块计算得到分体式旋转变压器电气反馈角度α1与实际旋转机构转动机械角度β1误差e1＝β1-α1。
步骤3：通过重复上述过程，等间隔在分体式旋转变压器及旋转机构活动范围内平均取n个角度，依照递增或者递减顺序预置后分别得到第n次采样点分体式旋转变压器及旋转机构旋转变压器电气反馈角度αn与实际转动机械角度βn误差en＝βn-αn，n次采样点预置取得数据组成向量α＝[α1,α2,α3,L αn]及e＝[e1,e2,e3,L en]。
步骤4：通过拟合补偿采用的两项三角函数与一次线性函数拟合式形式为
θ＝a1×sin(a2×α+a3)+a4×sin(a5×α+a6)+a7×α+a8
Resnorm＝∑(θ-e)2
公式中θ为误差补偿角度，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7与a8为补偿参数，α为当前旋转变压器电气反馈角度，e为实际误差角度，Resnorm为拟合的方差和。
步骤5：上位机控制及解算模块计算拟合参数向量a＝[a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8]，要求拟合的方差和值Resnorm小于0.0001×n，其中n为采样点数。其中向量a的数值存储在补偿参数模块中，通过拟合补偿公式α'＝α+a1×sin(a2×α+a3)+a4×sin(a5×α+a6)+a7×α+a8在控制算法模块中计算，其中α'为分体式旋转变压器补偿后的电气输出角度。至此完成了位标器用分体式旋转变压器精度补偿的过程。
更优的，步骤3中，n要求大于分体式旋转变压器级对数的10倍。
更优的，分体式旋转变压器补偿后电气输出角度向量α'与实际转动机械角度向量β误差值在正负0.02度范围之内。
本装置在不增加额外硬件逻辑电路的情况下，对分体式旋转变压器测量得到的角度数据做了相应补偿，有效提高了位标器的角度读取精度。本补偿方法采用公式拟合算法补偿相对于传统插值补偿算法节省参数数据空间，并且符合分体式旋转变压器物理特性。
附图说明
图1一种位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿的方法示意图；
图2一种位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿的方法测量误差、拟合补偿值及误差图及参数。
1.上位机控制及解算模块 2.位标器组合 3.补偿参数模块 4.控制算法模块 5.驱动模块 6.分体式旋转变压器 7旋转机构 8.角度测量模块 9.角度位置反馈模块
具体实施方式
实施例1
一种提高分体式旋转变压器补偿装置及方法，包括：上位机控制及解算模块1、位标器组合2、补偿参数模块3、控制算法模块4、驱动模块5、分体式旋转变压器6、旋转机构7、角度测量模块8和角度位置反馈模块9。
其中，所述补偿参数模块3、控制算法模块4、驱动模块5、分体式旋转变压器6旋转机构7和角度位置反馈模块9属于位标器组合2。
所述上位机控制及解算模块1的两个通讯端分别于位标器组合2与角度测量模块7通讯端口相连，角度测量模块8固定在旋转机构7上，分体式旋转变压器6同轴安装在旋转机构7上并且随之转动，控制算法模块4的输出端与驱动模块5的输入端相连，驱动模块5的输出端与旋转机构7相连，分体式旋转变压器6输出端与角度位置反馈模块9的输入端相连，角度位置反馈模块9的输出端与控制算法模块4输入端相连，补偿参数模块3输出端与控制算法模块4输入端相连。
实施例2
采用上述位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿系统的补偿方法，其具体步骤为：
步骤1：将角度测量模块8固定在旋转机构7上。
步骤2：上位机控制及解算模块1通过与位标器组合2通讯预置角度并读取分体式旋转变压器6电气反馈角度α1，同时上位机控制及解算模块1通过与角度测量模块8通讯读取分体式旋转变压器6与旋转机构7实际转动机械角度β1，上位机控制及解算模块1计算得到分体式旋转变压器6电气反馈角度α1与实际转动机械角度β1误差e1＝β1-α1。
步骤3：通过重复上述过程，等间隔在旋转机构7活动范围内平均取n个角度,n要求大于分体式旋转变压器级对数的10倍，依照递增或者递减顺序第n次采样后得到分体式旋转变压器6电气反馈角度αn与实际旋转机构7转动机械角度βn误差en＝βn-αn，n次采样取得数据组成向量α＝[α1,α2,α3,L αn]及e＝[e1,e2,e3,L en]。通过拟合补偿采用的两项三角函数与一次线性函数拟合式形式为
θ＝a1×sin(a2×α+a3)+a4×sin(a5×α+a6)+a7×α+a8
Resnorm＝∑(θ-e)2
公式中θ为误差补偿角度，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7与a8为补偿参数，α为当前分体式旋转变压器电气反馈角度，e为实际误差角度，Resnorm为拟合的方差和。
步骤4：上位机控制及解算模块1计算拟合参数向量a＝[a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8]，要求拟合的方差和值和Resnorm小于0.0001×n，其中n为采样点数。其中向量a的数值存储在补偿参数模块3中，通过拟合补偿公式α'＝α+a1×sin(a2×α+a3)+a4×sin(a5×α+a6)+a7×α+a8在控制算法模块4中计算，其中α'为分体式旋转变压器及旋转机构6补偿后的电气输出角度。至此完成了位标器用分体式旋转变压器精度补偿的过程。

Claims (4)

1.一种位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿系统，其特征在于包括：上位机控制及解算模块(1)、补偿参数模块(3)、控制算法模块(4)、驱动模块(5)、分体式旋转变压器(6)、旋转机构(7)、角度位置反馈模块(9)、角度测量模块(8)；其中，所述补偿参数模块(3)、控制算法模块(4)、驱动模块(5)、分体式旋转变压器(6)及旋转机构(7)、角度位置反馈模块(9)组成位标器组合(2)；
所述上位机控制及解算模块(1)的两个通讯端分别与位标器组合(2)和角度测量模块(8)通讯端口相连，控制算法模块(4)的输出端与驱动模块(5)的输入端相连，驱动模块(5)的输出端与分体式旋转变压器(6)相连，分体式旋转变压器(6)同轴安装在旋转机构(7)上并且随之转动，分体式旋转变压器(6)输出端与角度位置反馈模块(9)的输入端相连，角度位置反馈模块(9)的输出端与控制算法模块(4)输入端相连，补偿参数模块(3)输出端与控制算法模块(4)输入端相连。
2.采用上述位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿系统的补偿方法，其特征在于具体步骤为：
步骤1：将角度测量模块(8)固定在旋转机构(7)上；
步骤2：上位机控制及解算模块(1)通过与位标器组合(2)通讯预置角度并读取分体式旋转变压器(6)电气反馈角度α1，同时上位机控制及解算模块(1)通过与角度测量模块(8)通讯读取旋转机构(7)实际转动机械角度β1，上位机控制及解算模块(1)计算得到分体式旋转变压器(6)电气反馈角度α1与实际旋转机构(7)转动机械角度β1误差e1＝β1-α1；
步骤3：通过重复上述过程，等间隔在分体式旋转变压器(6)及旋转机构(7)活动范围内平均取n个角度，依照递增或者递减顺序预置后分别得到第n次采样点分体式旋转变压器(6)及旋转机构(7)旋转变压器电气反馈角度αn与实际转动机械角度βn误差en＝βn-αn，n次采样点预置取得数据组成向量α＝[α1,α2,α3,Lαn]及e＝[e1,e2,e3,L en]；
步骤4：通过拟合补偿采用的两项三角函数与一次线性函数拟合式形式为
θ＝a1×sin(a2×α+a3)+a4×sin(a5×α+a6)+a7×α+a8
Resnorm＝∑(θ-e)2
公式中θ为误差补偿角度，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7与a8为补偿参数，α为当前旋转变压器电气反馈角度，e为实际误差角度，Resnorm为拟合的方差和；
步骤5：上位机控制及解算模块(1)计算拟合参数向量a＝[a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8]，要求拟合的方差和值Resnorm小于0.0001×n，其中n为采样点数；其中向量a的数值存储在补偿参数模块(3)中，通过拟合补偿公式α'＝α+a1×sin(a2×α+a3)+a4×sin(a5×α+a6)+a7×α+a8在控制算法模块(4)中计算，其中α'为分体式旋转变压器(6)补偿后的电气输出角度；
至此完成了位标器用分体式旋转变压器(6)精度补偿的过程。
3.根据权利要求2所述的采用上述位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿系统的补偿方法，其特征在于，步骤3中，n大于分体式旋转变压器(6)级对数的10倍。
4.根据权利要求2或3所述的采用上述位标器用同轴安装分体式旋转变压器精度补偿系统的补偿方法，其特征在于，分体式旋转变压器(6)补偿后电气输出角度向量α'与实际转动机械角度向量β误差值在正负0.02度范围之内。
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