一种高精度姿态传感器控制方法及系统与流程

本发明涉及数据处理，具体涉及一种高精度姿态传感器控制方法及系统。

背景技术：

1、高精度姿态传感器控制方法是一种在需要准确测量物体姿态（包括方向、角度和位置等）的应用中使用的关键技术，为各种应用领域提供了精确测量和有效控制物体姿态的手段，推动了航空航天、汽车工程、机器人技术等领域的发展。因此高精度传感器的研究和发展对许多高科技领域来说至关重要，这些传感器的改进可以有效提升系统的可靠性、稳定性和性能。

2、传统的高精度姿态传感器控制方法通常受限于数学模型和复杂的计算，对于动态环境下，如运动过程中或受到外部干扰时，导致传感器的性能不稳定，而传统方法及系统为了保证系统的稳定性，一般采用实时性较好的pid控制器实现对高精度姿态传感器的实时控制，但是pid控制器的各个控制分量根据经验设定时，由于高精度姿态传感器在长时间、高精度、高频率工作使用时，由于系统损耗和性能而产生了一些振动，导致根据经验设定的各个pid控制器的各个控制分量无法实现对高精度姿态传感器的精准控制。

技术实现思路

1、本发明提供一种高精度姿态传感器控制方法及系统，以解决现有的问题。

2、本发明的一种高精度姿态传感器控制方法及系统采用如下技术方案：

3、本发明一个实施例提供了一种高精度姿态传感器控制方法，该方法包括以下步骤：

4、采集目标设备的振动信号；

5、将振动信号进行信号分解为若干个分解结果，所述分解结果包含一个分量信号a和一个分量信号b；根据每个分解结果中的分量信号a，得到每个分解结果的优选程度；根据每个分解结果的优选程度，获取振荡分量信号；

6、根据振荡分量信号中的所有振动幅值和极值点，得到振荡分量信号的振荡系数；

7、根据振荡分量信号的振荡系数调节pid控制器中微分增益的取值，实现对高精度姿态传感器的控制。

8、进一步地，所述根据每个分解结果中的分量信号a，得到每个分解结果的优选程度，包括的具体步骤如下：

9、对每个分解结果中的分量信号a进行自相关函数运算，得到每个分解结果中的分量信号a的自相关系数序列；

10、将每个分解结果中的分量信号a中每种相同的振动幅值，记为一个振动幅值类型；

11、根据每个分解结果中的分量信号a中每个振动幅值类型对应的振动幅值的数量，得到每个分解结果中的分量信号a中每个振动幅值类型的分布概率；

12、根据每个分解结果中分量信号a的自相关系数序列和每个分解结果中分量信号a的所有振动幅值类型的分布概率，得到每个分解结果的优选程度。

13、进一步地，所述根据每个分解结果中的分量信号a中每个振动幅值类型对应的振动幅值的数量，得到每个分解结果中的分量信号a中每个振动幅值类型的分布概率，包括的具体步骤如下：

14、将每个振动幅值类型对应的振动幅值的数量与分量信号a中所有振动幅值的数量的比值，记为每个振动幅值类型的分布概率。

15、进一步地，所述根据每个分解结果中分量信号a的自相关系数序列和每个分解结果中分量信号a的所有振动幅值类型的分布概率，得到每个分解结果的优选程度的具体计算公式为：

16、；

17、式中，表示第个分解结果的优选程度；表示第个分解结果中的分量信号a的自相关系数序列的最大值；表示第个分解结果中的分量信号a中所有振动幅值类型的分布概率的峭度。

18、进一步地，所述根据每个分解结果的优选程度，获取振荡分量信号，包括的具体步骤如下：

19、将所有分解结果的优选程度的最大值对应的分解结果的分量信号b，记为振荡分量信号。

20、进一步地，所述根据振荡分量信号中的所有振动幅值和极值点，得到振荡分量信号的振荡系数，包括的具体步骤如下：

21、在振荡分量信号中，利用峰值检测算法获取所有极大值点，以每个极大值点为中心点，构建长度为d的窗口区域，其中d为预设的窗口长度；

22、根据振荡分量信号中的所有振动幅值以及所有极大值点对应的窗口区域内极大值点之间的间隔距离，得到振荡分量信号的振荡系数。

23、进一步地，所述根据振荡分量信号中的所有振动幅值以及所有极大值点对应的窗口区域内极大值点之间的间隔距离，得到振荡分量信号的振荡系数的具体计算公式为：

24、；

25、式中，表示振荡分量信号的振荡系数；表示振荡分量信号中的所有振动幅值的信息熵；表示振荡分量信号中所有极大值点的数量；表示振荡分量信号中第个极大值点的斜率；表示振荡分量信号中第个极大值点对应的窗口区域内的所有相邻两个极大值点的间隔距离的均值；表示振荡分量信号中所有相邻两个极大值点的间隔距离的均值；表示振荡分量信号中第个极大值点对应的窗口区域内的极大值点的个数；表示振荡分量信号中第个极大值点对应的窗口区域中第个极大值点对应的振动幅值类型的分布概率；为双曲正切函数。

26、进一步地，所述根据振荡分量信号的振荡系数调节pid控制器中微分增益的取值，实现对高精度姿态传感器的控制，包括的具体步骤如下：

27、利用整定法获取pid控制器输入的微分增益；

28、根据振荡分量信号的振荡系数和pid控制器输入的微分增益，获取调节后的pid控制器输入的微分增益；

29、将调节后的pid控制器输入的微分增益以及目标设备的振动信号，输入至pid控制器，输出目标设备的控制指令。

30、进一步地，所述根据振荡分量信号的振荡系数和pid控制器输入的微分增益，获取调节后的pid控制器输入的微分增益的具体计算公式为：

31、；

32、式中，表示调节后的pid控制器输入的微分增益；表示pid控制器输入的微分增益；表示振荡分量信号的振荡系数。

33、本发明还提出了一种高精度姿态传感器控制系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现前述所述的一种高精度姿态传感器控制方法的步骤。

34、本发明的技术方案的有益效果是：

35、本发明实施例中，采集目标设备的振动信号；将振动信号进行信号分解为若干个分解结果，所述分解结果包含一个分量信号a和一个分量信号b，便于进一步分析和处理；根据每个分解结果中的分量信号a，得到每个分解结果的优选程度，以获取重要的振荡分量信号；根据每个分解结果的优选程度，获取振荡分量信号；根据振荡分量信号中的所有振动幅值和极值点，得到振荡分量信号的振荡系数；根据振荡分量信号的振荡系数调节pid控制器中微分增益的取值，实现对高精度姿态传感器的控制，以抑制振荡。至此本发明基于ica分解算法和真实振荡信号特征，将获得的系统振荡信号进行分解，根据振荡分量信号的振荡系数的大小来调节pid控制器中微分增益的取值，以抑制振荡，避免系统损耗和性能导致的振荡误差，提高了整体系统响应的及时性和稳定性。

技术特征：

1.一种高精度姿态传感器控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种高精度姿态传感器控制方法，其特征在于，所述根据每个分解结果中的分量信号a，得到每个分解结果的优选程度，包括的具体步骤如下：

3.根据权利要求2所述一种高精度姿态传感器控制方法，其特征在于，所述根据每个分解结果中的分量信号a中每个振动幅值类型对应的振动幅值的数量，得到每个分解结果中的分量信号a中每个振动幅值类型的分布概率，包括的具体步骤如下：

4.根据权利要求2所述一种高精度姿态传感器控制方法，其特征在于，所述根据每个分解结果中分量信号a的自相关系数序列和每个分解结果中分量信号a的所有振动幅值类型的分布概率，得到每个分解结果的优选程度的具体计算公式为：

5.根据权利要求1所述一种高精度姿态传感器控制方法，其特征在于，所述根据每个分解结果的优选程度，获取振荡分量信号，包括的具体步骤如下：

6.根据权利要求1所述一种高精度姿态传感器控制方法，其特征在于，所述根据振荡分量信号中的所有振动幅值和极值点，得到振荡分量信号的振荡系数，包括的具体步骤如下：

7.根据权利要求2所述一种高精度姿态传感器控制方法，其特征在于，所述根据振荡分量信号中的所有振动幅值以及所有极大值点对应的窗口区域内极大值点之间的间隔距离，得到振荡分量信号的振荡系数的具体计算公式为：

8.根据权利要求1所述一种高精度姿态传感器控制方法，其特征在于，所述根据振荡分量信号的振荡系数调节pid控制器中微分增益的取值，实现对高精度姿态传感器的控制，包括的具体步骤如下：

9.根据权利要求8所述一种高精度姿态传感器控制方法，其特征在于，所述根据振荡分量信号的振荡系数和pid控制器输入的微分增益，获取调节后的pid控制器输入的微分增益的具体计算公式为：

10.一种高精度姿态传感器控制系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-9任一项所述的一种高精度姿态传感器控制方法。

技术总结本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种高精度姿态传感器控制方法及系统，包括：采集目标设备的振动信号，并进行信号分解为若干个分解结果，所述分解结果包含一个分量信号A和一个分量信号B，根据每个分解结果中的分量信号A，得到每个分解结果的优选程度，从而获取振荡分量信号，根据振荡分量信号中的所有振动幅值和极值点，得到振荡分量信号的振荡系数，进而调节PID控制器中微分增益的取值，实现对高精度姿态传感器的控制。本发明基于ICA分解算法和真实振荡信号特征，将获得的系统振荡信号进行分解，根据振荡分量信号的振荡系数的大小来调节PID控制器中微分增益的取值，以抑制振荡，避免系统损耗和性能导致的振荡误差。技术研发人员：赵文,朱必红受保护的技术使用者：深圳维特智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9