時柵位移傳感器動態(tài)誤差修正方法研究.pdf

1、作為一種新型的高精度位移測量傳感器，時柵以“時空坐標轉換理論”為設計理念，減小了精密機械刻線的加工難度，提高傳感器精度的同時也降低了成本。在研究中發(fā)現(xiàn)時柵的動態(tài)測量精度遠不如靜態(tài)測量?；诖?，本文針對時柵的動態(tài)測量，提出了一種可行的動態(tài)誤差修正方案，以進一步提高時柵的動態(tài)測量精度。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴闡述了時柵角位移傳感器的設計思想—“時空坐標轉換理論”，并總結了動態(tài)誤差補償?shù)某Ｓ梅椒?。⑵對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、Allan方差）的工作原理及用途。然后利用傅立葉變換(又稱諧波擬合法)消除時柵測量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差，得到時柵的隨機誤差數(shù)據(jù)。再根據(jù)Allan方差將時柵隨機誤差分為6類：量化噪聲、角度隨機游走、速率隨機游走、速率斜坡、零偏不穩(wěn)定性以及正弦噪聲，并分析這6類隨機誤差的產(chǎn)生機理以及對測量結果產(chǎn)生的影響。最后利用最小二乘法擬合得到這6類隨機誤差的特征系數(shù)，確定了時柵隨機誤差的主要來源。⑶對比分析三種最常用的平穩(wěn)時間序列

3、模型：自回歸模型（AR）、滑動平均模型（MA）、自回歸滑動平均模型（ARMA）。然后對時柵隨機誤差數(shù)據(jù)進行時間序列建模，通過完成模型檢驗、模型識別、模型定階和參數(shù)估計等后，確定了時柵隨機誤差的時間序列模型—ARMA(2,3)模型，為后面濾波做準備。⑷闡述了常規(guī)卡爾曼濾波和自適應卡爾曼濾波的工作原理，并通過MATLAB編程實現(xiàn)了這兩種算法。根據(jù)前面建立的時間序列模型，得出時柵隨機誤差的狀態(tài)方程和量測方程，并將其進行卡爾曼濾波。利用Alla