時(shí)柵位移傳感器動(dòng)態(tài)誤差修正方法研究.pdf

1、作為一種新型的高精度位移測(cè)量傳感器，時(shí)柵以“時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論”為設(shè)計(jì)理念，減小了精密機(jī)械刻線的加工難度，提高傳感器精度的同時(shí)也降低了成本。在研究中發(fā)現(xiàn)時(shí)柵的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度遠(yuǎn)不如靜態(tài)測(cè)量。基于此，本文針對(duì)時(shí)柵的動(dòng)態(tài)測(cè)量，提出了一種可行的動(dòng)態(tài)誤差修正方案，以進(jìn)一步提高時(shí)柵的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴闡述了時(shí)柵角位移傳感器的設(shè)計(jì)思想—“時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論”，并總結(jié)了動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ā＂茖?duì)比分析了三種常用的誤差分析方法（

2、傅立葉變換、功率譜密度估計(jì)、Allan方差）的工作原理及用途。然后利用傅立葉變換(又稱(chēng)諧波擬合法)消除時(shí)柵測(cè)量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差，得到時(shí)柵的隨機(jī)誤差數(shù)據(jù)。再根據(jù)Allan方差將時(shí)柵隨機(jī)誤差分為6類(lèi)：量化噪聲、角度隨機(jī)游走、速率隨機(jī)游走、速率斜坡、零偏不穩(wěn)定性以及正弦噪聲，并分析這6類(lèi)隨機(jī)誤差的產(chǎn)生機(jī)理以及對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響。最后利用最小二乘法擬合得到這6類(lèi)隨機(jī)誤差的特征系數(shù)，確定了時(shí)柵隨機(jī)誤差的主要來(lái)源。⑶對(duì)比分析三種最常用的平穩(wěn)時(shí)間序列

3、模型：自回歸模型（AR）、滑動(dòng)平均模型（MA）、自回歸滑動(dòng)平均模型（ARMA）。然后對(duì)時(shí)柵隨機(jī)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間序列建模，通過(guò)完成模型檢驗(yàn)、模型識(shí)別、模型定階和參數(shù)估計(jì)等后，確定了時(shí)柵隨機(jī)誤差的時(shí)間序列模型—ARMA(2,3)模型，為后面濾波做準(zhǔn)備。⑷闡述了常規(guī)卡爾曼濾波和自適應(yīng)卡爾曼濾波的工作原理，并通過(guò)MATLAB編程實(shí)現(xiàn)了這兩種算法。根據(jù)前面建立的時(shí)間序列模型，得出時(shí)柵隨機(jī)誤差的狀態(tài)方程和量測(cè)方程，并將其進(jìn)行卡爾曼濾波。利用Alla