CN111256744B - 一种线性输出位置传感器标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线性输出位置传感器标定方法包括标定工序及偏置补偿修正工序。其技术方案能够在不升级传感器及不增加系统成本条件下，通过标定过程中使用傅里叶变换，将实际误差曲线简化成偏置补偿和几阶谐波幅值和相位偏移值等几组参数保存到系统控制器中，实际使用过程中将传感器输出值减去对应的偏置补偿值和各阶谐波修正值，相当于传感器输出减去误差值，有效降低线性位置传感器误差，提高线性位置传感器使用精度，从而提升系统的精确控制性，提高系统的安全性和舒适性。

Description

一种线性输出位置传感器标定方法
技术领域
本发明涉及传感器标定技术领域，尤其涉及一种线性输出位置传感器标定方法。
背景技术
汽车制动系统和转向系统中需要高精度的线性输出位置传感器作为系统的精确输入。该线性位置传感器的精度直接影响到制动系统、转向系统的安全性和舒适性。目前系统只能依赖于所选传感器的本身特性和精度。作为线性输出位置传感器，目前广泛有电磁感应式，磁阻(TMR.GMR,AMR)，霍尔(Hall)等磁角度传感器，光电等传感器类别，各种传感器在使用过程中均有不同的使用特性。生产厂家需经过复杂的装配工艺将该线性位置传感器集成到制动系统、转向系统中。由于装配误差的存在使得各线性传感器位置输出性能小于或等于传感器标称性能，而且存在个体差异性，不能满足系统对精度的更高要求。考虑到系统成本，也不能无限制的使用更高精度等级的线性位置传感器。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在够在不升级传感器及不增加系统成本条件下有效降低线性位置传感器误差并提高线性位置传感器使用精度的线性输出位置传感器标定方法，用以克服上述技术缺陷。
具体技术方案如下：
一种线性输出位置传感器标定方法，包括标定工序及偏置补偿修正工序，其中，标定工序包括：
步骤一，在标定台架上采样得到线性输出位置传感器的输出值θsensor以及参考传感器的输出值θreference，通过下述的公式一得到绝对误差值θerror；
公式一为：
θerror＝θsenor-θreference
式中θ单位为弧度；
步骤二，在周期内采样得到N个点，得到误差序列θerror_i，其中i＝1,2,…,N且为自然数，并保存到于标定台架中；
步骤三，
将误差序列θerror i进行傅里叶变换，得到偏置补偿值A0和1～n阶谐波的幅值A1，A2,…An和相位偏移值
Figure BDA0002394394810000021
步骤四，由偏置补偿值A0、幅值参数以及相位偏移值参数通过下述的公式二得到每一角度的偏置补偿值θerror(θ)
其中，公式二为：
Figure BDA0002394394810000022
式中θ单位为弧度；
步骤四，将偏置补偿值θerror(θ)保存到相对应的转向系统或者制动系统控制器NVM或者云端数据服务器或者第三方保存单元中。
偏置补偿修正工序为：在线性输出位置传感器使用过程中，将线性输出位置传感器的读数通过相对应的偏置补偿值θerror(θ)进行偏置修正以及1～n阶谐波修正，并得到修正后的读数。
较佳的，参考传感器的精度高于线性输出位置传感器的精度。
较佳的，线性输出位置传感器中集成有控制器，偏置补偿值θerror(θ)保存于控制器中。
较佳的，线性输出位置传感器使用时电性连接外部控制器，且在组装线性输出位置传感器及外部控制器时，外部控制器由云端数据服务器下载偏置补偿值θerror(θ)。
较佳的，控制器或外部控制器采用三角函数和/或插值和/或查找表方式进行偏置修正及1～n阶谐波修正。
较佳的，标定工序在标定台架上完成，偏置补偿修正工序在控制器或外部控制器中完成。
上述技术方案的有益效果在于：
线性输出位置传感器标定方法包括标定工序及偏置补偿修正工序，能够在不升级传感器及不增加系统成本条件下，通过标定过程中使用傅里叶变换，将实际误差曲线简化成偏置补偿和几阶谐波幅值和相位偏移值等几组参数保存到系统控制器中，实际使用过程中将传感器输出值减去对应的偏置补偿值和各阶谐波修正值，相当于传感器输出减去误差值，有效降低线性位置传感器误差，提高线性位置传感器使用精度，从而提升系统的精确控制性，提高系统的安全性和舒适性。
附图说明
图1为本发明线性输出位置传感器标定方法中得到的误差曲线；
图2为本发明线性输出位置传感器标定方法中得到的传感器误差偏置值修正曲线；
图3为本发明线性输出位置传感器标定方法中得到的传感器误差修正前后比较曲线；。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。
结合图1至图3中所示，本发明提供的线性输出位置传感器标定方法包括标定工序及偏置补偿修正工序，其中，标定工序包括：
步骤一，在标定台架上采样得到线性输出位置传感器的输出值θsensor以及参考传感器的输出值θreference，通过下述的公式一得到绝对误差值θerror；
公式一为：
θerror＝θsenor-θreference
式中θ单位为弧度；
步骤二，在周期内采样得到N个点，得到误差序列θerror_i，其中i＝1,2,…,N且为自然数，并保存到于标定台架中；
步骤三，
将误差序列θerror i进行傅里叶变换，得到偏置补偿值A0(即图2中所示的Offset_correction)和1～n阶谐波的幅值A1，A2,…An和相位偏移值
Figure BDA0002394394810000031
步骤四，由偏置补偿值A0、幅值参数以及相位偏移值参数通过下述的公式二得到每一角度的偏置补偿值θerror(θ)
其中，公式二为：
Figure BDA0002394394810000041
式中θ单位为弧度，且谐波阶数根据系统需要选取；
步骤四，将偏置补偿值θerror(θ)保存到相对应的转向系统或者制动系统控制器NVM(非易失性存储器)或者云端数据服务器或者第三方保存单元中。
偏置补偿修正工序为：在线性输出位置传感器使用过程中，将线性输出位置传感器的读数通过相对应的偏置补偿值θerror(θ)进行偏置修正以及1～n阶谐波修正，并得到修正后的读数。
基于上述技术方案，线性输出位置传感器标定方法包括标定工序及偏置补偿修正工序，能够在不升级传感器及不增加系统成本条件下，通过标定过程中使用傅里叶变换，将实际误差曲线简化成偏置补偿和几阶谐波幅值和相位偏移值等几组参数保存到系统控制器中，实际使用过程中将传感器输出值减去对应的偏置补偿值和各阶谐波修正值，相当于传感器输出减去误差值，有效降低线性位置传感器误差，提高线性位置传感器使用精度，从而提升系统的精确控制性，提高系统的安全性和舒适性。
在一种优选的实施方式中，参考传感器的精度高于线性输出位置传感器的精度，具体的，参考传感器采用高精度的传感器。进一步的，线性输出位置传感器中集成有控制器，偏置补偿值θerror(θ)保存于控制器中。进一步的，线性输出位置传感器使用时电性连接外部控制器，且在组装线性输出位置传感器及外部控制器时，外部控制器由云端数据服务器下载偏置补偿值θerror(θ)。
作为进一步的优选实施方式，控制器或外部控制器采用三角函数和/或插值和/或查找表方式实现偏置修正及1～n阶谐波修正。
值得指出的是，该标定方法不能无限制提高传感器精度，也不能将标定精度提高到传感器信号噪声级别，但能够用最少的参数实现传感器的修正。降低了控制器NVM资源要求，上述的标定工序在标定台架上完成，而偏置补偿修正工序在控制器中完成。该标定方法不能消除实际使用过程中脱离标定环境造成的额外附加误差，因此需要选用温度特性、抗电磁干扰性、安装鲁棒性更好、更合适的传感器类型。且傅里叶变换的m阶谐波选择需要根据实际需要设置，太大会影响修正的速度，太小误差修正不彻底，残余误差为n阶以上的谐波误差之和。该方法适用于电动助力转向系统用扭矩转角传感器以及电子制动系统用制动踏板位置传感器和马达位置传感器，伺服电机，机器人，机床等需要高精度位置等应用场合。
此外，附图中所标示的a为error before correction(修正前的误差)，b为errorbefore offset correction(偏置修正前的误差)，c为error after offset correction(偏置修正后的误差)，d为offset correct ion(偏置修正值)，e为error after offsetand 1st-5th harmonic correction(偏置并1-5阶谐波修正后的误差)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种线性输出位置传感器标定方法，其特征在于，包括标定工序及偏置补偿修正工序，其中，所述标定工序包括：
步骤一，在标定台架上采样得到线性输出位置传感器的输出值θsensor以及参考传感器的输出值θreference，通过下述的公式一得到绝对误差值θerror；
所述公式一为：
θerror＝θsenor-θreference
式中θ单位为弧度；
步骤二，在周期内采样得到N个点，得到误差序列θerror_i，其中i＝1，2，…，N且为自然数，并保存到于标定台架中；
步骤三，
将所述误差序列θerror_ i进行傅里叶变换，得到偏置补偿值A0和1～n阶谐波的幅值A1，A2，…An和相位偏移值
Figure FDA0002394394800000011
步骤四，由所述偏置补偿值A0、幅值参数以及相位偏移值参数通过下述的公式二得到每一角度的偏置补偿值θerror(θ)
其中，所述公式二为：
Figure FDA0002394394800000012
式中θ单位为弧度；
步骤五 ，将所述偏置补偿值θerror(θ)保存到相对应的转向系统或者制动系统控制器NVM或者云端数据服务器或者第三方保存单元中；
所述偏置补偿修正工序为：在所述线性输出位置传感器使用过程中，将所述线性输出位置传感器的读数通过相对应的偏置补偿值θerror(θ)进行偏置修正以及1～n阶谐波修正，并得到修正后的读数。
2.如权利要求1所述的线性输出位置传感器标定方法，其特征在于，所述参考传感器的精度高于所述线性输出位置传感器的精度。
3.如权利要求2所述的线性输出位置传感器标定方法，其特征在于，所述线性输出位置传感器中集成有控制器，所述偏置补偿值θerror(θ)保存于所述控制器中。
4.如权利要求2所述的线性输出位置传感器标定方法，其特征在于，所述线性输出位置传感器使用时电性连接外部控制器，且在组装所述线性输出位置传感器及外部控制器时，所述外部控制器由所述云端数据服务器下载所述偏置补偿值θerror(θ)。
5.如权利要求3或4所述的线性输出位置传感器标定方法，其特征在于，所述控制器或外部控制器采用三角函数和/或插值和/或查找表方式进行偏置修正及1～n阶谐波修正。
6.如权利要求5所述的线性输出位置传感器标定方法，其特征在于，所述标定工序在所述标定台架上完成，所述偏置补偿修正工序在所述控制器或外部控制器中完成。
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