CN116754002A - 一种旋转变压器的测量误差拟合方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种旋转变压器的测量误差拟合方法及系统，涉及数据处理技术领域，该方法包括：通过绝对式编码器检测得到步进电机的旋转角度值；获取差分励磁信号；得到预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号；得到调理信号；预设多通道旋变机在所述激励信号与所述调理信号下，输出步进电机的旋转角度测量值；以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析，所述测量误差是指所述旋转角度测量值与所述旋转角度值之间的差值，解决了现有技术中存在的由于校正误差分析角度较为局限，导致测量误差分析校正不准确的技术问题，达到减小旋转变压器的测量误差，提升测量精度和准确度的技术效果。
Description
技术领域
本公开涉及数据处理技术领域，具体涉及一种旋转变压器的测量误差拟合方法及系统。
背景技术
旋转变压器是一种电磁式传感器，它主要用于角度位置和角速度的测量。旋转变压器由安装时固定不动的定子和安装在轴上的转子组成。旋转变压器的工作原理相似于普通变压器，它的定子和转子可以看成变压器的原边和副边。定子绕组接受外部的励磁电压，而转子绕组则通过电磁耦合产生感生电动势。转子绕组的感生电动势经过解调等处理后可得到转子的转角，从而得到目标结构的轴角位置和角速度等数据。旋转变压器由于其测量精度高、动态响应快、成本低廉、易于维护等特点，作为位置传感器被广泛用于电机控制领域。然而，旋转变压器由于自身制造安装、谐波干扰等原因导致输出信号存在误差。
CN114518134A公开了一种旋转变压器测角误差的自校正方法和系统，对旋变安装误差引起的旋变角度偏差进行了校正，但是，旋转变压器的误差并不只是由于旋变安装误差引起的，其存在校正误差分析角度较为局限，导致测量误差分析校正不准确的技术问题。
发明内容
本公开提供了一种旋转变压器的测量误差拟合方法及系统，用以解决现有技术中存在的由于校正误差分析角度较为局限，导致测量误差分析校正不准确的技术问题。
根据本公开的第一方面，提供了一种旋转变压器的测量误差拟合方法，包括：通过绝对式编码器检测得到步进电机的旋转角度值，所述步进电机通过现场可编程逻辑门阵列对其进行预定方向的驱动控制；获取差分励磁信号，所述差分励磁信号由经过所述现场可编程逻辑门阵列初始配置后的旋变数字转换芯片输出；通过调理模块中的信号调理组件对所述差分励磁信号进行处理，得到预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号；所述调理模块中的电路调理组件基于所述旋变数字转换芯片的预设处理信号区间对所述预设多通道旋变机的正余弦信号进行调理，得到调理信号；所述预设多通道旋变机在所述激励信号与所述调理信号下，输出所述步进电机的旋转角度测量值；以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析，所述测量误差是指所述旋转角度测量值与所述旋转角度值之间的差值。
根据本公开的第二方面，提供了一种旋转变压器的测量误差拟合系统，包括：旋转角度检测模块，所述旋转角度检测模块用于通过绝对式编码器检测得到步进电机的旋转角度值，所述步进电机通过现场可编程逻辑门阵列对其进行预定方向的驱动控制；差分励磁信号获取模块，所述差分励磁信号获取模块用于获取差分励磁信号，所述差分励磁信号由经过所述现场可编程逻辑门阵列初始配置后的旋变数字转换芯片输出；激励信号获取模块，所述激励信号获取模块用于通过调理模块中的信号调理组件对所述差分励磁信号进行处理，得到预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号；信号调理模块，所述信号调理模块用于所述调理模块中的电路调理组件基于所述旋变数字转换芯片的预设处理信号区间对所述预设多通道旋变机的正余弦信号进行调理，得到调理信号；旋转角度测量值输出模块，所述旋转角度测量值输出模块用于所述预设多通道旋变机在所述激励信号与所述调理信号下，输出所述步进电机的旋转角度测量值；误差拟合分析模块，所述误差拟合分析模块用于以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析，所述测量误差是指所述旋转角度测量值与所述旋转角度值之间的差值。
根据本公开采用的一个或多个技术方案可达到的有益效果如下：
1.通过绝对式编码器检测得到步进电机的旋转角度值，获取差分励磁信号，通过调理模块中的信号调理组件对差分励磁信号进行处理，得到预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号，调理模块中的电路调理组件基于旋变数字转换芯片的预设处理信号区间对预设多通道旋变机的正余弦信号进行调理，得到调理信号，预设多通道旋变机在激励信号与调理信号下，输出步进电机的旋转角度测量值，以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对旋转角度测量值进行误差拟合分析，由此实现对旋转变压器的测量误差拟合分析，达到减小旋转变压器的测量误差，提升测量精度和准确度的技术效果。
2.预设多通道旋变机包括第一旋转变压器通道、第二旋转变压器通道、第三旋转变压器通道，在激励信号与调理信号下，第一旋转变压器通道、第二旋转变压器通道和第三旋转变压器通道分别输出第一十六进制源码、第二十六进制源码、第三十六进制源码，分别计算获得第一旋转角度测量值、第二旋转角度测量值和第三旋转角度测量值，获得旋转角度测量值，旋转角度测量值为第一旋转角度测量值、第二旋转角度测量值和第三旋转角度测量值的融合结果，由此通过三个测量范围不同的旋转变压器通道进行旋转角度测量后融合，为后续的测量误差拟合提供支持，达到提升旋转变压器的误差拟合分析的准确度的技术效果。
3.组建误差因子集，误差因子集包括影响预设多通道旋变机的测量精度的所有因素，对误差因子集中各误差因子进行聚类，得到误差因子聚类结果，误差因子聚类结果包括本体因素聚类簇、测量因素聚类簇和操作因素聚类簇，根据误差因子聚类结果对旋转角度测量值进行误差拟合分析，通过分析不同类型的误差因子，便于进行误差的反馈调节，达到提升误差拟合分析的准确度，进而减小旋转变压器的测量误差，提升测量精度和准确度的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种旋转变压器的测量误差拟合方法的流程示意图；
图2为本发明一种旋转变压器的测量误差拟合方法中预设多通道旋变机的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种旋转变压器的测量误差拟合系统的结构示意图。
附图标记说明：旋转角度检测模块11，差分励磁信号获取模块12，激励信号获取模块13，信号调理模块14，旋转角度测量值输出模块15，误差拟合分析模块16。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。
说明书中使用的术语用于描述实施例，而不是限制本发明。如在说明书中所使用的，单数术语“一”“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚指示。当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定了步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。
除非另有定义，本说明书中使用的所有术语(包括技术和科学术语)应具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同含义。术语，如常用词典中定义的术语，不应以理想化或过于正式的意义来解释，除非在此明确定义。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
需要说明的是，本发明所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于展示的数据、分析的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
实施例一
图1为本申请实施例提供的一种旋转变压器的测量误差拟合方法图，所述方法包括：
通过绝对式编码器检测得到步进电机的旋转角度值，所述步进电机通过现场可编程逻辑门阵列对其进行预定方向的驱动控制；
旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器，它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成，其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。也就是说，旋转变压器用于测量角度，那么就需要一个被测物体，从而便于进行旋转变压器的测量误差拟合，本实施例中的步进电机即为待通过旋转变压器进行测量角度测量的被测物体，通过测量步进电机的旋转角度实现旋转变压器的测量误差拟合。绝对式编码器是一种光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，可应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。绝对式编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线等编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的二进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。因此，采用绝对式编码器对步进电机的旋转角度值进行检测，可提高检测数据的可靠性。基于此，用户可结合实际情况，选择现有的绝对式编码器对步进电机的旋转角度值进行直接检测，得到步进电机的旋转角度值，本实施例对绝对式编码器的型号不做限制。其中，所述步进电机通过现场可编程逻辑门阵列对其进行预定方向的驱动控制，现场可编程逻辑阵列（FPGA）是可以反复地编程、擦除、使用以及在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同功能的一种门阵列芯片，预定方向是由本领域技术人员自行设置的步进电机的旋转方向，通过现场可编程逻辑阵列发出控制步进电机向预定方向旋转的脉冲信号，进而控制步进电机运动，然后通过绝对式编码器对步进电机的旋转角度值进行直接检测，即可得到步进电机的旋转角度值，后续以旋转角度值作为基准，对旋转变压器进行测量误差拟合。
获取差分励磁信号，所述差分励磁信号由经过所述现场可编程逻辑门阵列初始配置后的旋变数字转换芯片输出；
步进电机向预定方向旋转后，会产生模拟信号，此时需要对产生的电压信号进行旋变解码，具体过程如下：选用旋转变压器的专用旋变数字转换芯片来对步进电机输出的模拟信号进行解码。旋变数字转换芯片（Resolver-to-Digital Converter，简称RDC），又称轴角-数字转换器，是一类专为旋转变压器而设计的模数转换芯片，用户可根据实际情况选取市面上已有的旋变数字转换芯片，本申请对此不做限制，旋变数字转换芯片能够直接与旋转变压器相连接，从硬件上直接对旋转变压器输出的模拟信号进行解码，输出差分励磁信号。在本实施例中，过所述现场可编程逻辑门阵列对旋变数字转换芯片进行初始配置，也就是配置工作模式及分辨率后，直接输出差分励磁信号。
通过调理模块中的信号调理组件对所述差分励磁信号进行处理，得到预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号；
所述调理模块中的电路调理组件基于所述旋变数字转换芯片的预设处理信号区间对所述预设多通道旋变机的正余弦信号进行调理，得到调理信号；
预设多通道旋变机包括多个旋转变压器通道，多个旋转变压器通道分别进行不同角度范围的测量。信号调理组件用于将传感器输出的信号转换为计算机可处理的数字信号输出作为预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号。
旋转变压器的输出电压随转子的角位移发生变化，预设多通道旋变机的励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系，正余弦函数即为所述正余弦信号，所述正余弦信号可由预设多通道旋变机直接输出，当电路调理组件用于把预设多通道旋变机的正余弦信号调理至旋变数字转换芯片可处理的范围，因此需要获取旋变数字转换芯片的预设处理信号区间，预设处理信号区间即为旋变数字转换芯片可以处理的信号范围，比如频率为3khz至20khz范围内的信号。
所述预设多通道旋变机在所述激励信号与所述调理信号下，输出所述步进电机的旋转角度测量值；
在一个优选实施例中，还包括：
所述预设多通道旋变机包括第一旋转变压器通道，所述第一旋转变压器通道用于进行第一角度区间的测量，且所述第一角度区间包括M个Ⅰ区间，M=6；所述预设多通道旋变机还包括第二旋转变压器通道，所述第二旋转变压器通道用于对从所述M个Ⅰ区间中提取的第一Ⅰ区间进行测量，且所述第一Ⅰ区间包括M个Ⅱ区间；所述预设多通道旋变机还包括第三旋转变压器通道，所述第三旋转变压器通道用于对从所述M个Ⅱ区间中提取的第一Ⅱ区间进行测量，且所述第一Ⅱ区间包括M个Ⅲ区间；在所述激励信号与所述调理信号下，所述第一旋转变压器通道、所述第二旋转变压器通道和所述第三旋转变压器通道分别输出第一十六进制源码、第二十六进制源码、第三十六进制源码；分别计算获得第一旋转角度测量值、第二旋转角度测量值和第三旋转角度测量值，所述第一旋转角度测量值通过分析所述第一十六进制源码得到，所述第二旋转角度测量值通过分析所述第二十六进制源码得到，所述第三旋转角度测量值通过分析所述第三十六进制源码得到；获得所述旋转角度测量值，所述旋转角度测量值为所述第一旋转角度测量值、所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果。
在一个优选实施例中，还包括：
获取预设角度计算公式，所述预设角度计算公式如下：
；
其中，是指所述预设多通道旋变机中各通道的旋转角度测量值，是指所述预设多通道旋变机中各通道输出的十六进制源码的十进制数值，是指所述预设多通道旋变机中各通道的分辨率位数；是指经过后续电路处理后可以获得的检测能力，目前商用旋变检测系统的分辨率多为12位，即4096/每转以下。
基于所述预设角度计算公式，分别得到所述第一十六进制源码的所述第一旋转角度测量值、所述第二十六进制源码的所述第二旋转角度测量值和所述第三十六进制源码的所述第三旋转角度测量值。
在一个优选实施例中，还包括：
获取预设角度融合公式，所述预设角度融合公式如下：
；
；
；
；
，，；
其中，是指所述旋转角度测量值，是指所述第一旋转角度测量值和所述第二旋转角度测量值的融合结果，是指所述第一旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果，是指所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果，，，分别为，，的权重系数，，，分别为所述第一旋转角度测量值、所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值，，，分别为所述第一十六进制源码的十进制数值、所述第二十六进制源码的十进制数值和所述第三十六进制源码的十进制数值。
输出所述步进电机的旋转角度测量值的过程如下：如图2所示，所述预设多通道旋变机包括第一旋转变压器通道，所述第一旋转变压器通道用于进行第一角度区间的测量，第一角度区间是指大角度范围，且所述第一角度区间包括M个Ⅰ区间，M=6；所述预设多通道旋变机还包括第二旋转变压器通道，所述第二旋转变压器通道用于对从所述M个Ⅰ区间中提取的第一Ⅰ区间进行测量，且所述第一Ⅰ区间包括M个Ⅱ区间，M个Ⅱ区间是指小于第一角度区间的小角度范围，所述预设多通道旋变机还包括第三旋转变压器通道，所述第三旋转变压器通道用于对从所述M个Ⅱ区间中提取的第一Ⅱ区间进行测量，且所述第一Ⅱ区间包括M个Ⅲ区间，M个Ⅲ区间是指小于Ⅱ区间的更小的角度范围；简单来说，就是第一旋转变压器通道、第二旋转变压器通道、第三旋转变压器通道的测量角度范围逐渐减小，示例性的，可以单对极旋转变压器作为第一旋转变压器通道，以测量范围较小的多对极旋转变压器作为第二旋转变压器通道和第三旋转变压器通道。
通过所述第一旋转变压器通道、所述第二旋转变压器通道和所述第三旋转变压器通道对所述激励信号与所述调理信号下进行解算即可得出各自对应的角度数字值，此处的角度数字值是十六进制数字，基于此，通过所述第一旋转变压器通道、所述第二旋转变压器通道和所述第三旋转变压器通道分别输出第一十六进制源码、第二十六进制源码、第三十六进制源码。
进一步通过分析所述第一十六进制源码得到所述第一旋转角度测量值，通过分析所述第二十六进制源码得到所述第二旋转角度测量值，通过分析所述第三十六进制源码得到所述第三旋转角度测量值，具体计算过程如下：获取预设角度计算公式，所述预设角度计算公式如下：
；
其中，是指所述预设多通道旋变机中各通道的旋转角度测量值，也就是需要计算求取的值，包括第一旋转角度测量值、第二旋转角度测量值和第三旋转角度测量值，是指所述预设多通道旋变机中各通道输出的十六进制源码的十进制数值，就是将第一十六进制源码、第二十六进制源码、第三十六进制源码分别转换为十进制数字，十六进制转换为十进制是本领域技术人员常用技术手段，在此不进行展开；是指所述预设多通道旋变机中各通道的分辨率位数，需要根据实际情况确定，目前常用的旋转变压器的分辨率多为12位，即4096/每转以下。基于所述预设角度计算公式，分别得到所述第一十六进制源码的所述第一旋转角度测量值、所述第二十六进制源码的所述第二旋转角度测量值和所述第三十六进制源码的所述第三旋转角度测量值。由此实现对预设多通道旋变机内的多个通道的旋转角度测量值的计算，为后续的测量误差拟合提供支持。
进一步获得所述旋转角度测量值，所述旋转角度测量值为所述第一旋转角度测量值、所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果，需要通过预设角度融合公式计算，所述预设角度融合公式如下：
；
；
；
；
，，；
其中，是指所述旋转角度测量值，即需要求取的参数，是指所述第一旋转角度测量值和所述第二旋转角度测量值的融合结果，是指所述第一旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果，是指所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果，，，分别为，，的权重系数，，，分别为所述第一旋转角度测量值、所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值，通过前述的预设角度计算公式计算获取，，，分别为所述第一十六进制源码的十进制数值、所述第二十六进制源码的十进制数值和所述第三十六进制源码的十进制数值。需要说明的是，计算为，，的公式中分别包含了一个中括号，中括号意为取整，就是在计算过程中，对中括号内的计算结果取整数，上述公式中的表示角度，即180°。
以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析，所述测量误差是指所述旋转角度测量值与所述旋转角度值之间的差值。
在一个优选实施例中，还包括：
组建误差因子集，所述误差因子集包括影响所述预设多通道旋变机的测量精度的所有因素；对所述误差因子集中各误差因子进行聚类，得到误差因子聚类结果，所述误差因子聚类结果包括本体因素聚类簇、测量因素聚类簇和操作因素聚类簇；根据所述误差因子聚类结果对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析。
在一个优选实施例中，还包括：
所述预设误差分析函数表达式如下：
；
其中，是指所述预设误差分析函数，是指所述旋转角度测量值，是指所述旋转角度值，是指所述误差因子聚类结果的反馈调节系数，，且，，分别为所述本体因素聚类簇的第一反馈调节系数、所述测量因素聚类簇的第二反馈调节系数和所述操作因素聚类簇的第三反馈调节系数，是指基于测量经验主观分析确定的反馈调节系数。
在一个优选实施例中，还包括：
通过分析对比所述预设多通道旋变机的三维模型数据与实际加工测量数据得到的本体装调信息确定所述本体因素聚类簇的所述第一反馈调节系数。
在一个优选实施例中，还包括：
通过数字示波器得到所述预设多通道旋变机的测量系统的系统调试信息确定所述测量因素聚类簇的所述第二反馈调节系数。
以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析，所述测量误差是指所述旋转角度测量值与所述旋转角度值之间的差值，简单来说，就是通过分析旋转角度测量值与所述旋转角度值之间的差值，不断减小误差，提升旋转变压器的测量精度，具体过程如下：
组建误差因子集，所述误差因子集包括影响所述预设多通道旋变机的测量精度的所有因素，具体可通过获取与预设多通道旋变机相同的旋变机的历史测量记录获取，比如机械加工不良、绕组本身匝数不对称、人工操作误差等。对所述误差因子集中各误差因子进行聚类，得到误差因子聚类结果，所述误差因子聚类结果包括本体因素聚类簇、测量因素聚类簇和操作因素聚类簇，本体因素聚类簇是指由于预设多通道旋变机的自身结构引起的误差，比如机械加工不良、绕组本身匝数不对称等，测量因素聚类簇是指预设多通道旋变机的实际电路和设计的不一致导致误差的因素，操作因素聚类簇则是指对操作因素聚类簇进行操作时出现的误差，比如操作动作不符合标准。基于此，可利用现有的聚类算法对误差因子集中的各误差因子进行聚类，将其分为三类，即本体因素聚类簇、测量因素聚类簇和操作因素聚类簇，聚类分析是本领域技术人员常用技术手段，故在此不进行展开。
进一步根据所述误差因子聚类结果对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析，所述预设误差分析函数表达式如下：
；
其中，是指所述预设误差分析函数，是指所述旋转角度测量值，是指前述通过绝对式编码器检测得到的步进电机的所述旋转角度值，是指所述误差因子聚类结果的反馈调节系数，，且，，分别为所述本体因素聚类簇的第一反馈调节系数、所述测量因素聚类簇的第二反馈调节系数和所述操作因素聚类簇的第三反馈调节系数，是指基于测量经验主观分析确定的反馈调节系数。
其中，通过分析对比所述预设多通道旋变机的三维模型数据与实际加工测量数据得到的本体装调信息确定所述本体因素聚类簇的所述第一反馈调节系数，所述三维模型数据是基于预设多通道旋变机的结构设计图通过现有的三维建模软件得到，实际加工测量数据是指实际现实中，按照三维模型数据生产预设多通道旋变机时的加工测量数据，比如三维模型数据中的绕组本身匝数需要对称，但是实际生产中的绕组本身匝数不对称，两者存在差异导致实际应用中出现误差。基于此，对三维模型数据与实际加工测量数据进行比对，计算两者之间存在的误差作为本体装调信息，根据本体装调信息对两者之间存在的误差进行补偿，得到所述本体因素聚类簇的所述第一反馈调节系数，具体可用1减去三维模型数据与实际加工测量数据之间存在的百分误差，所得结果作为所述第一反馈调节系数，由此达到提升误差拟合的准确性的技术效果。
进一步通过数字示波器得到所述预设多通道旋变机的测量系统的系统调试信息确定所述测量因素聚类簇的所述第二反馈调节系数，简单来说，就是通过数字示波器对测量系统的实际电路进行测试，确定其与设计电路之间的一致性，设计电路是指在通过预设多通道旋变机进行旋转角度测量时预先设计的测量系统的电路，通过数字示波器得到所述预设多通道旋变机的测量系统的实际电路进行测试，确定实际电路与设计电路的功率、频率等的一致性并作为系统调试信息，以两者的一致程度作为所述测量因素聚类簇的所述第二反馈调节系数，从而达到消除系预设多通道旋变机的测量系统所带来的误差，进而提升误差拟合的准确性的技术效果。
所述操作因素聚类簇的第三反馈调节系数则是根据测量过程中人工操作引起的误差确定，具体可获取标准操作动作，通过比对实时操作动作与标准操作动作之间的相似程度作为第三反馈调节系数。
由此通过所述预设误差分析函数实现旋转变压器的测量误差最小化，实现旋转变压器的测量误差拟合，达到减小旋转变压器的测量误差，提升测量精度和准确度的技术效果。
基于上述分析可知，本公开提供的一个或多个技术方案可达到的有益效果如下：
1.通过绝对式编码器检测得到步进电机的旋转角度值，获取差分励磁信号，通过调理模块中的信号调理组件对差分励磁信号进行处理，得到预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号，调理模块中的电路调理组件基于旋变数字转换芯片的预设处理信号区间对预设多通道旋变机的正余弦信号进行调理，得到调理信号，预设多通道旋变机在激励信号与调理信号下，输出步进电机的旋转角度测量值，以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对旋转角度测量值进行误差拟合分析，由此实现对旋转变压器的测量误差拟合分析，达到减小旋转变压器的测量误差，提升测量精度和准确度的技术效果。
2.预设多通道旋变机包括第一旋转变压器通道、第二旋转变压器通道、第三旋转变压器通道，在激励信号与调理信号下，第一旋转变压器通道、第二旋转变压器通道和第三旋转变压器通道分别输出第一十六进制源码、第二十六进制源码、第三十六进制源码，分别计算获得第一旋转角度测量值、第二旋转角度测量值和第三旋转角度测量值，获得旋转角度测量值，旋转角度测量值为第一旋转角度测量值、第二旋转角度测量值和第三旋转角度测量值的融合结果，由此通过三个测量范围不同的旋转变压器通道进行旋转角度测量后融合，为后续的测量误差拟合提供支持，达到提升旋转变压器的误差拟合分析的准确度的技术效果。
3.组建误差因子集，误差因子集包括影响预设多通道旋变机的测量精度的所有因素，对误差因子集中各误差因子进行聚类，得到误差因子聚类结果，误差因子聚类结果包括本体因素聚类簇、测量因素聚类簇和操作因素聚类簇，根据误差因子聚类结果对旋转角度测量值进行误差拟合分析，通过分析不同类型的误差因子，便于进行误差的反馈调节，达到提升误差拟合分析的准确度，进而减小旋转变压器的测量误差，提升测量精度和准确度的技术效果。
实施例
基于与前述实施例中一种旋转变压器的测量误差拟合方法同样的发明构思，如图3所示，本申请还提供了一种旋转变压器的测量误差拟合系统，所述系统包括：
旋转角度检测模块11，所述旋转角度检测模块11用于通过绝对式编码器检测得到步进电机的旋转角度值，所述步进电机通过现场可编程逻辑门阵列对其进行预定方向的驱动控制；
差分励磁信号获取模块12，所述差分励磁信号获取模块12用于获取差分励磁信号，所述差分励磁信号由经过所述现场可编程逻辑门阵列初始配置后的旋变数字转换芯片输出；
激励信号获取模块13，所述激励信号获取模块13用于通过调理模块中的信号调理组件对所述差分励磁信号进行处理，得到预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号；
信号调理模块14，所述信号调理模块14用于所述调理模块中的电路调理组件基于所述旋变数字转换芯片的预设处理信号区间对所述预设多通道旋变机的正余弦信号进行调理，得到调理信号；
旋转角度测量值输出模块15，所述旋转角度测量值输出模块15用于所述预设多通道旋变机在所述激励信号与所述调理信号下，输出所述步进电机的旋转角度测量值；
误差拟合分析模块16，所述误差拟合分析模块16用于以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析，所述测量误差是指所述旋转角度测量值与所述旋转角度值之间的差值。
进一步而言，所述旋转角度测量值输出模块15还用于：
所述预设多通道旋变机包括第一旋转变压器通道，所述第一旋转变压器通道用于进行第一角度区间的测量，且所述第一角度区间包括M个Ⅰ区间，M=6；
所述预设多通道旋变机还包括第二旋转变压器通道，所述第二旋转变压器通道用于对从所述M个Ⅰ区间中提取的第一Ⅰ区间进行测量，且所述第一Ⅰ区间包括M个Ⅱ区间；
所述预设多通道旋变机还包括第三旋转变压器通道，所述第三旋转变压器通道用于对从所述M个Ⅱ区间中提取的第一Ⅱ区间进行测量，且所述第一Ⅱ区间包括M个Ⅲ区间；
在所述激励信号与所述调理信号下，所述第一旋转变压器通道、所述第二旋转变压器通道和所述第三旋转变压器通道分别输出第一十六进制源码、第二十六进制源码、第三十六进制源码；
分别计算获得第一旋转角度测量值、第二旋转角度测量值和第三旋转角度测量值，所述第一旋转角度测量值通过分析所述第一十六进制源码得到，所述第二旋转角度测量值通过分析所述第二十六进制源码得到，所述第三旋转角度测量值通过分析所述第三十六进制源码得到；
获得所述旋转角度测量值，所述旋转角度测量值为所述第一旋转角度测量值、所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果。
进一步而言，所述旋转角度测量值输出模块15还用于：
获取预设角度计算公式，所述预设角度计算公式如下：
；
其中，是指所述预设多通道旋变机中各通道的旋转角度测量值，是指所述预设多通道旋变机中各通道输出的十六进制源码的十进制数值，是指所述预设多通道旋变机中各通道的分辨率位数；
基于所述预设角度计算公式，分别得到所述第一十六进制源码的所述第一旋转角度测量值、所述第二十六进制源码的所述第二旋转角度测量值和所述第三十六进制源码的所述第三旋转角度测量值。
进一步而言，所述旋转角度测量值输出模块15还用于：
获取预设角度融合公式，所述预设角度融合公式如下：
；
；
；
；
，，；
其中，是指所述旋转角度测量值，是指所述第一旋转角度测量值和所述第二旋转角度测量值的融合结果，是指所述第一旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果，是指所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果，，，分别为，，的权重系数，，，分别为所述第一旋转角度测量值、所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值，，，分别为所述第一十六进制源码的十进制数值、所述第二十六进制源码的十进制数值和所述第三十六进制源码的十进制数值。
进一步而言，所述误差拟合分析模块16还用于：
组建误差因子集，所述误差因子集包括影响所述预设多通道旋变机的测量精度的所有因素；
对所述误差因子集中各误差因子进行聚类，得到误差因子聚类结果，所述误差因子聚类结果包括本体因素聚类簇、测量因素聚类簇和操作因素聚类簇；
根据所述误差因子聚类结果对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析。
进一步而言，所述误差拟合分析模块16还包括：
所述预设误差分析函数表达式如下：
；
其中，是指所述预设误差分析函数，是指所述旋转角度测量值，是指所述旋转角度值，是指所述误差因子聚类结果的反馈调节系数，，且，，分别为所述本体因素聚类簇的第一反馈调节系数、所述测量因素聚类簇的第二反馈调节系数和所述操作因素聚类簇的第三反馈调节系数，是指基于测量经验主观分析确定的反馈调节系数。
进一步而言，所述误差拟合分析模块16还用于：
通过分析对比所述预设多通道旋变机的三维模型数据与实际加工测量数据得到的本体装调信息确定所述本体因素聚类簇的所述第一反馈调节系数。
进一步而言，所述误差拟合分析模块16还用于：
通过数字示波器得到所述预设多通道旋变机的测量系统的系统调试信息确定所述测量因素聚类簇的所述第二反馈调节系数。
前述实施例一中的一种旋转变压器的测量误差拟合方法具体实例同样适用于本实施例的一种旋转变压器的测量误差拟合系统，通过前述对一种旋转变压器的测量误差拟合方法的详细描述，本领域技术人员可以清楚地知道本实施例中一种旋转变压器的测量误差拟合系统，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种旋转变压器的测量误差拟合方法，其特征在于，包括：
通过绝对式编码器检测得到步进电机的旋转角度值，所述步进电机通过现场可编程逻辑门阵列对其进行预定方向的驱动控制；
获取差分励磁信号，所述差分励磁信号由经过所述现场可编程逻辑门阵列初始配置后的旋变数字转换芯片输出；
通过调理模块中的信号调理组件对所述差分励磁信号进行处理，得到预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号；
所述调理模块中的电路调理组件基于所述旋变数字转换芯片的预设处理信号区间对所述预设多通道旋变机的正余弦信号进行调理，得到调理信号；
所述预设多通道旋变机在所述激励信号与所述调理信号下，输出所述步进电机的旋转角度测量值；
以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析，所述测量误差是指所述旋转角度测量值与所述旋转角度值之间的差值。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述输出所述步进电机的旋转角度测量值，包括：
所述预设多通道旋变机包括第一旋转变压器通道，所述第一旋转变压器通道用于进行第一角度区间的测量，且所述第一角度区间包括M个Ⅰ区间，M=6；
所述预设多通道旋变机还包括第二旋转变压器通道，所述第二旋转变压器通道用于对从所述M个Ⅰ区间中提取的第一Ⅰ区间进行测量，且所述第一Ⅰ区间包括M个Ⅱ区间；
所述预设多通道旋变机还包括第三旋转变压器通道，所述第三旋转变压器通道用于对从所述M个Ⅱ区间中提取的第一Ⅱ区间进行测量，且所述第一Ⅱ区间包括M个Ⅲ区间；
在所述激励信号与所述调理信号下，所述第一旋转变压器通道、所述第二旋转变压器通道和所述第三旋转变压器通道分别输出第一十六进制源码、第二十六进制源码、第三十六进制源码；
分别计算获得第一旋转角度测量值、第二旋转角度测量值和第三旋转角度测量值，所述第一旋转角度测量值通过分析所述第一十六进制源码得到，所述第二旋转角度测量值通过分析所述第二十六进制源码得到，所述第三旋转角度测量值通过分析所述第三十六进制源码得到；
获得所述旋转角度测量值，所述旋转角度测量值为所述第一旋转角度测量值、所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述分别计算获得第一旋转角度测量值、第二旋转角度测量值和第三旋转角度测量值，包括：
获取预设角度计算公式，所述预设角度计算公式如下：
；
其中，是指所述预设多通道旋变机中各通道的旋转角度测量值，是指所述预设多通道旋变机中各通道输出的十六进制源码的十进制数值，是指所述预设多通道旋变机中各通道的分辨率位数；
基于所述预设角度计算公式，分别得到所述第一十六进制源码的所述第一旋转角度测量值、所述第二十六进制源码的所述第二旋转角度测量值和所述第三十六进制源码的所述第三旋转角度测量值。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述获得所述旋转角度测量值，包括：
获取预设角度融合公式，所述预设角度融合公式如下：
；
；
；
；
，，；
其中，是指所述旋转角度测量值，是指所述第一旋转角度测量值和所述第二旋转角度测量值的融合结果，是指所述第一旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果，是指所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值的融合结果，，，分别为，，的权重系数，，，分别为所述第一旋转角度测量值、所述第二旋转角度测量值和所述第三旋转角度测量值，，，分别为所述第一十六进制源码的十进制数值、所述第二十六进制源码的十进制数值和所述第三十六进制源码的十进制数值。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在所述以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析之前，包括：
组建误差因子集，所述误差因子集包括影响所述预设多通道旋变机的测量精度的所有因素；
对所述误差因子集中各误差因子进行聚类，得到误差因子聚类结果，所述误差因子聚类结果包括本体因素聚类簇、测量因素聚类簇和操作因素聚类簇；
根据所述误差因子聚类结果对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述预设误差分析函数表达式如下：
；
其中，是指所述预设误差分析函数，是指所述旋转角度测量值，是指所述旋转角度值，是指所述误差因子聚类结果的反馈调节系数，，且，，分别为所述本体因素聚类簇的第一反馈调节系数、所述测量因素聚类簇的第二反馈调节系数和所述操作因素聚类簇的第三反馈调节系数，是指基于测量经验主观分析确定的反馈调节系数。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述方法包括：
通过分析对比所述预设多通道旋变机的三维模型数据与实际加工测量数据得到的本体装调信息确定所述本体因素聚类簇的所述第一反馈调节系数。
8.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述方法包括：
通过数字示波器得到所述预设多通道旋变机的测量系统的系统调试信息确定所述测量因素聚类簇的所述第二反馈调节系数。
9.一种旋转变压器的测量误差拟合系统，其特征在于，用于执行权利要求1至8所述的一种旋转变压器的测量误差拟合方法中任意一项方法的步骤，所述系统包括：
旋转角度检测模块，所述旋转角度检测模块用于通过绝对式编码器检测得到步进电机的旋转角度值，所述步进电机通过现场可编程逻辑门阵列对其进行预定方向的驱动控制；
差分励磁信号获取模块，所述差分励磁信号获取模块用于获取差分励磁信号，所述差分励磁信号由经过所述现场可编程逻辑门阵列初始配置后的旋变数字转换芯片输出；
激励信号获取模块，所述激励信号获取模块用于通过调理模块中的信号调理组件对所述差分励磁信号进行处理，得到预设多通道旋变机中激励绕组的激励信号；
信号调理模块，所述信号调理模块用于所述调理模块中的电路调理组件基于所述旋变数字转换芯片的预设处理信号区间对所述预设多通道旋变机的正余弦信号进行调理，得到调理信号；
旋转角度测量值输出模块，所述旋转角度测量值输出模块用于所述预设多通道旋变机在所述激励信号与所述调理信号下，输出所述步进电机的旋转角度测量值；
误差拟合分析模块，所述误差拟合分析模块用于以测量误差最小为约束，引入预设误差分析函数对所述旋转角度测量值进行误差拟合分析，所述测量误差是指所述旋转角度测量值与所述旋转角度值之间的差值。
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| GR01 | Patent grant | ||
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