基于逆模型的温度传感器动态补偿方法

在瞬态测量中,温度传感器的测量滞后会影响到测量系统的精度。提出了一种通过建立温度传感器的动态逆模型来扩宽其工作频带,以此来减小因温度传感器测量滞后所形成的动态测量误差的补偿方法。用该方法设计的动态补偿器具有不依赖温度传感器动态模型的特点,可根据温度传感器和参考模型对输入激励响应的实测数据,通过微粒群(PSO)算法的优化学习得到补偿器的参数。检测信号经补偿计算后输出,能够克服传感器的测量滞后。实验证明了该方法的有效性。     

FB-ZVZCS变换器小信号建模及补偿器设计

在研制一台功率为5 kW,开关频率为30 kHz的FB-ZVZCS变换器时,为了提高系统的控制精度和动态响应速度,利用状态空间平均法建立了该变换器的小信号模型,推导出了系统的开环传递函数.针对该系统,设计了极点-零点补偿器,并且给出了补偿器设计原则.通过仿真,给出了补偿前后的系统幅频特性图,仿真结果表明补偿后系统的快速性得到提高,稳态误差减小到零.通过实验,给出了系统输出电压的动态特性图.实验结果表明,系统的控制精度以及动态响应速度均达到指标要求.     

自适应卡尔曼滤波在目标跟踪系统中的应用

目标跟踪是精确制导系统中的重要组成部分.文中针对运动目标跟踪问题,在建立运动模型的基础上,应用卡尔曼滤波算法进行了跟踪仿真研究.考虑到直角坐标系下的扩展卡尔曼滤波容易发散,可能导致滤波精度变差,所以文章提出一种针对非线性观测模型和线性动态模型的自适应推广卡尔曼滤波器.直角坐标系下的自适应卡尔曼滤波算法,对虚拟噪声进行了估计,动态补偿观测器模型的线性化误差,削减了系统的观测误差,并对其滤波理论及算法进行了仿真研究.结果表明:该算法提高了滤波的稳定性、快速性和精确性,优于一般的扩展卡尔曼滤波算法.     

压力传感器动态误差修正方法的FPGA实现

为了实时修正由于压力传感器动态特性引起的动态误差,提出了一种基于IIR数字补偿滤波器的FPGA实现方案.该方案首先依据压力传感器动态标定时的输入和输出数据利用改进的最小二乘算法建立全面描述传感器系统的数学模型,继而运用零极点配置方法重新配置模型零极点得到最优IIR补偿器模型及参数,其次在保证补偿器性能无失真或失真很小的基础上使用MATLAB工具量化补偿器模型参数,最后在以FPGA为控制核心的数据采集及存储系统的基础上应用量化的IIR补偿器模型参数设计了IIR补偿器软核,从而实现传感器动态误差的实时修正.实验结果表明:该方案能够实时有效地修正传感器动态误差.     

基于粗大误差检测和补偿的改进型EKF动态目标跟踪算法

卡尔曼滤波作为当前动态目标跟踪中的常用滤波算法,研究其动态跟踪的准确性对于军事制导,交通导航等领域具有重大意义。针对动态系统目标跟踪观测过程中存在的坏值、静差和漂移三种粗大误差,基于传统扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter,EKF）算法框架,引入了一种粗大误差检测和补偿方法,实现了对动态系统观测值中粗大误差的准确辨识和优化补偿,使得扩展卡尔曼滤波能够结合粗大误差检测和补偿方法有效地排除观测值中的粗大误差,滤波后的状态估计值更加准确地逼近真实值。经过仿真实验和对比,提出的改进型EKF算法能有效地排除粗大误差观测值对状态预测过程的影响,并且实现了对动态系统目标的准确跟踪,这大大提高了动态目标跟踪的精确度。     

瞬态表面温度传感器动态建模方法研究

测量瞬态高温时,由于传感器自身的热惯性,测量结果与真实结果之间存在很大的动态误差.动态补偿或动态误差修正对于改善测温系统动态特性,减小动态误差有重要意义,而建立温度传感器动态数学模型则是进行动态补偿或动态误差修正的前提.本文首先设计了瞬态表面温度传感器动态校准系统;然后,利用系统所测得输入输出数据,采用系统辨识方法建立了测温系统的动态数学模型;最后,利用交叉检验法验证该模型的正确性.经检验该方法可以达到理想的辨识效果,从而为系统反滤波动态误差修正奠定了基础.     

自适应Kalman滤波器在水下被动目标跟踪中的应用

在水下被动目标跟踪系统中，直角坐标系下的扩展卡尔曼滤波器容易发散而导致滤波精度很差，提出了一种修正极坐标系下的自适应卡尔曼滤波算法，对虚拟噪声进行估计，动态补偿模型线性化误差，消减系统的观测误差．对其滤波理论及算法进行了研究和仿真。仿真结果表明，该算法提高了滤波的稳定性、快速性和精确性，优于一般的扩展卡尔曼滤波算法。     

水轮发电机组低频振动信号的测量

通过系统辨识的方法建立振动速度传感器的幅频特性补偿器,用于实现水轮发电机组的低频振动速度测量.该方法以参考模型的幅频特性作为补偿后传感器的希望特性,以振动速度传感器的动态实验数据为输入基础,采用线性动态神经元(LDN)和误差白化的系统辨识方法得到补偿器的参数,以消除补偿器参数估计中的测量噪声影响.通过实验验证了该方法的有效性.     

模型参考和误差白化的传感器动态补偿算法

通过模型参考的系统辨识方法建立传感器的动态补偿器, 常用的系统辨识采用均方误差(mean square error, MSE)为评判标准. 但是, 由于测量噪声存在和补偿器的频率特性, 使得补偿器的输入/输出信号存在严重的噪声干扰, 采用MSE为评判标准的系统辨识方法, 无法得到最优的补偿器的参数. 为此, 本文研究了一种以误差白化(error whitening criterion, EWC)为评判标准, 设计传感器动态补偿器的系统辨识方法. 该方法无需事先已知系统的动态特性, 根据传感器以及参考模型对     

基于高阶补偿器的加速度传感器动态误差补偿方法

加速度传感器动态特性对其动态测量结果具有重要影响。为了改善加速度传感器动态性能,减小动态误差,提出了一种基于高阶补偿器的加速度传感器动态误差补偿方法,该方法通过建立加速度传感器ARX模型,利用加速度传感器模型极点确定高阶补偿器的阶次,并应用误差白化算法（EWC）获得高阶补偿器的参数,实现加速度传感器的动态误差补偿。实验结果表明,该方法有效改善了加速度传感器的动态特性,且高阶补偿器的补偿效果优于低阶补偿器的补偿效果。高阶补偿器补偿后传感器输出超调量和残差均是低阶补偿后的三分之一,响应时间是低阶补偿后响应时间的一半左右。     

Nonlinear time constant estimation and dynamic compensation of temperature sensors

The problem of dynamic sensor compensation is considered. A local linear model and a physical sensor model are proposed for estimation of nonlinear sensor time constants, both taking into account the nonlinear dependency of the sensor time constant on gas velocity or mass flow. The parameter estimation is performed using total least squares and orthogonal distance regression to cope with the noise present on the regressors and the output. Furthermore, offset errors on the sensors are automatically compensated. An extended Kalman filter is proposed to reconstruct the sensor input where the noise amplification due to the inverse filtering is reduced by a variable filter parameter. Two sensors having different time constants are necessary for the time constant estimation, whereas just one sensor is required for the dynamic input reconstruction.     

基于MAX1457的传感器智能化温度补偿的实现

MAX1 4 57是一种专用传感器信号处理器 ,它可以补偿硅压阻式传感器的温度误差和非线性误差 ,使传感器总的重复性精度达到 0 2 %以内。MAX1 4 57对传感器进行温度补偿时需要经过一系列操作步骤和参数的选择计算。本文分析了MAX1 4 57的工作原理和补偿过程 ,在此基础上开发的温度补偿软件 ,可以实现参数的自动计算 ,自动调整 ,补偿的每一个操作步骤均辅以向导式的提示。该系统的使用使得MAX1 4 57对传感器的温度补偿过程大为简化     

一种压力传感器的零点补偿电路

从压力传感器温度补偿问题出发,通过三种电阻桥零点输出补偿方法的温度误差对比,提出一种恒压供电的新型电阻桥零点输出补偿方法,主要特点是调节压力传感器(零点输出10mV以上)零点输出为零时,不会影响压力传感器的温度漂移,且较传统的电阻桥零点补偿方法,压力传感器的温度误差小的优点.     

舱门冲击力测量数学模型与惯性载荷补偿方法研究

飞机有效载荷内埋装载技术成为提高现代飞机速度、机动、隐身性能的关键技术,而舱门及其控制系统的设计是该项技术的难点之一。舱门在高速气流流场并在动态打开过程中所受的复杂的六维外力数值,是舱门结构设计、驱动设计等的重要参数。以压电式三向力传感器为基础,分析了传感器的布置方式,建立了舱门在静态时六维外力与传感器输出之间的数学模型,进一步探讨了舱门在动态打开过程中,由于惯量而引起的转矩测量误差补偿方法和由于质心变速率圆周运动而引起的法向力测量误差补偿方法,并推导了补偿计算表达式。这些分析和计算结果是指导舱门冲击力动态测试系统研制的重要理论基础。     

基于拉格朗日差值的压力传感器温度补偿算法

随着压力传感器的广泛应用,对压力传感器的精度要求越来越高,由于温度是影响压力传感器精确度的主要原因,所以减小由温度漂移所造成的测量误差是需要解决的问题.本文设计了一种基于拉格朗日差值的压力传感器温度漂移补偿软件算法.该方法简单实用,同时测量引用误差可以控制在0.26%以内,完全可以满足实际的需要.     

瞬态表面温度传感器动态校准及误差补偿研究

测量瞬态高温时,由于传感器自身的热惯性,测量结果与真实结果之间存在很大的动态误差。动态补偿对于改善测温系统动态特性,减小动态误差有重要意义。该文首先熟悉现有的瞬态表面温度传感器动态校准系统;然后,利用系统所测得输人输出数据,采用系统辨识方法建立了测温系统的动态数学模型,并利用交叉检验法验证该模型的正确性;最后,利用反滤波动态补偿方法实现对瞬态表面温度传感器测温系统的动态补偿。经检验该方法可以达到理想的补偿效果,减小了动态误差,改善了系统的动态特性。     

锰铜压力计的温度补偿模型研究

针对锰铜压力计灵敏度和零点温度漂移大且硬件补偿困难的问题,提出了一种有效的温度补偿模型.设计了超高压压力发生装置,并在此基础上改进了实验装置结构以减少数据误差,通过采用自动化数据采集系统,实现了多变量的同步采集并提高了采集速度和数据量.通过对大量数据的特征分析,推导出数学补偿模型.实验结果表明:该补偿模型能很好地反映锰铜压力计在温度、压力共同作用下的特征,使锰铜压力计在高温下也能较为准确地测量压力.     

Time-of-flight sensor and color camera calibration for multi-view acquisition

This paper presents a multi-view acquisition system using multi-modal sensors, composed of time-of-flight (ToF) range sensors and color cameras. Our system captures the multiple pairs of color images and depth maps at multiple viewing directions. In order to ensure the acceptable accuracy of measurements, we compensate errors in sensor measurement and calibrate multi-modal devices. Upon manifold experiments and extensive analysis, we identify the major sources of systematic error in sensor measurement and construct an error model for compensation. As a result, we provide a practical solution for the real-time error compensation of depth measurement. Moreover, we implement the calibration scheme for multi-modal devices, unifying the spatial coordinate for multi-modal sensors. The main contribution of this work is to present the thorough analysis of systematic error in sensor measurement and therefore provide a reliable methodology for robust error compensation. The proposed system offers a real-time multi-modal sensor calibration method and thereby is applicable for the 3D reconstruction of dynamic scenes.     

Scene-based nonuniformity compensation for imaging sensors

Multidetector imaging focal plane arrays like CCD TV cameras and infrared arrays possess large detector-to-detector dark current (offset) and responsivity (gain) variations which can completely mask the useful information. Conventional compensation techniques require temperature references of constant radiance over the entire field of view and a mechanical/electrooptical shutter to calibrate the focal plane. This detracts from the mechanical simplicity of multi-detector staring (nonscanning) focal planes. This correspondence describes a real-time offset and responsivity (gain) compensation technique which dispenses with temperature references and shutters in staring focal planes. It makes use of the scene statistics for calibration and continuously updates the compensation coefficients without interrupting the field of view. The results of real-time simulations of this technique with a number of sensors are presented. Real-time LSI/VLSI hardware architectures are addressed. The technique can be implemented with the addition of very little hardware to a conventional compensation technique requiring temperature references. The technique is also suitable for multi-detector scanning focal planes and for the removal of shading in TV sensors as well.