[发明专利]一种基于速率转台的旋转变压器测角误差的标定补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转变压器测角误差的标定与补偿方法，也适用于标定并补偿其他各种轴角传感器，并能大幅度提高其测角精度。

背景技术

旋转变压器作为一种轴角传感器，应用于各个领域，特别是对测角精度要求比较高的场合。但是由于受到制作工艺的限制，存在一系列的问题，旋转变压器定子和转子安装偏心及其安装上的相对倾斜，以及轴本身的刚度低，致使轴系几何轴线微小弯曲将产生转子和定子盘片的偏心及相对倾斜，并且旋转变压器内部的绕组谐波，磁路饱和，交轴磁场等因素也会产生各种误差项，要想通过提高生产工艺和安装精度来提高整体的测角精度，需要投入大量的时间和物力，生产成本也将随之大幅度提高，因此从生产工艺和安装精度上来提高旋转变压器的测角精度并不是一种有效的解决方法。

旋转变压器的误差包含确定性误差和随机误差两部分，其中确定性误差即系统误差约占总误差的90％左右，可以通过建立旋转变压器的确定性误差的数学模型，并通过试验的方法来确定模型中的各项误差系数。从而可以精确地补偿旋转变压器的测角误差。原有的标定方法采用静态位置标定试验，可以得到旋转变压器的绝对误差，但是试验数据只能是有限个采样点，间断不连续，不能描述旋转变压器的短周期变化规律，标定结果并不理想。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于速率转台采用动静态试验混合标定的旋转变压器测角误差的标定补偿方法，该方法结合了动态标定和静态标定两种方法的优点，不受测角器件精度的限制，简单易行。所建立旋转变压器的误差补偿模型极大地提高旋转变压器的测角精度。

本发明的技术解决方案为：一种基于速率转台的旋转变压器测角误差的标定补偿方法，

(1)建立旋转变压器的整体误差模型，整体误差模型包括与周期性有关的误差模型和与趋势性有关的误差模型，其中与周期性有关的误差模型包括长周期误差项和短周期误差项，与趋势性有关的误差模型包含旋转变压器与角度相关的零次项和一次项误差；

(2)利用速率转台进行旋转变压器的动态标定试验，得到旋转变压器的动态连续输出；

(3)利用速率转台进行旋转变压器的静态标定试验，得到旋转变压器的输出数据；

(4)根据步骤(2)动态标定试验得到的数据，采用最小二乘拟合方法得到旋转变压器与拟合直线的差值，再采用傅立叶分析的方法标定旋转变压器，得到与周期性有关的误差模型中的长周期误差项和短周期误差项；根据步骤(3)静态标定试验得到的数据，标定旋转变压器，得到与趋势性有关的误差模型中与角度相关的零次项和一次项误差；

(5)根据标定结果建立旋转变压器的误差补偿模型，并检验模型的补偿精度。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明抛开了对器件安装制造的苛刻要求，从整体上把握系统误差，通过系统级的测量和标定同样可以达到相同甚至更高的精度，而且本发明结合了动态标定和静态标定两种方法的优点，可以标定出旋转变压器的周期性误差和趋势性误差，实现旋转变压器的精确标定，在此基础上建立旋转变压器的误差补偿模型，能极大地提高旋转变压器的测角精度。

附图说明

图1为本发明的标定流程图；

图2为本发明的标定系统示意图；

图3为本发明的动态标定实例结果与静态标定实例结果；

图4为实施发明后的实例标定模型，以及系统残余测角误差图。

具体实施方式

如图1所示，本发明首先设计旋转变压器的数字标定系统，然后建立旋转变压器的整体误差模型，通过数字标定系统的动态标定试验，可以得到旋转变压器的动态连续输出，标定出旋转变压器的周期误差项系数，然后通过静态标定试验，标定出旋转变压器与角度相关的一次项和零次项误差，具体步骤如下：

1、设计一套旋转变压器的数字标定系统，如图2所示，该数字标定系统由速率转台、转台速率位置控制模块、旋转变压器的信号输出调理与数字转换模块组成，由转台速率位置控制模块设置转台的运行方式，设置转台角度、速率以及加速度，转台速率位置控制模块采用闭环方式精确控制转台按照给定参数转动，旋转变压器的信号输出调理与数字转换模块将旋转变压器信号转换成数字信号输入计算机，保存采集数据，从而实现通过速率转台的高精度的速率和位置信息，标定旋转变压器的角度输出的目的。