基于Preisach模型的磁致伸缩位移传感器迟滞补偿方法

作     者：郑文轩 唐志峰 杨昌群 马舜 吕福在 Zheng Wenxuan;Tang Zhifeng;Yang Changqun;Ma Shun;Lyu Fuzai

作者机构：浙江大学机械工程学院杭州310027 浙江大学生物医学工程与仪器科学学院杭州310027 国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司广州510180 杭州市特种设备检测研究院杭州310051 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2021年第42卷第5期

页      面：79-89页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：浙江省重大科技专项(2019C03112) 浙江省市场监管系统科研计划项目(20190118)资助 

主　　题：磁致伸缩位移传感器 Preisach模型 迟滞补偿 分段线性化 

摘      要：迟滞是磁致伸缩位移传感器测量误差的主要来源之一,减小迟滞可以显著提高传感器的测量精度。根据铁磁材料的磁滞特性分析了位移迟滞的形成过程。针对磁致伸缩位移传感器在短行程中仍存在较大迟滞的问题,将传感器整体视为迟滞系统并通过Preisach模型描述其输入输出关系,然后在此基础上提出了一种软件层面上的迟滞补偿方法,将迟滞曲线分段线性化以计算迭代初始值并根据稳态误差确定收敛值的搜索范围。为解决理论模型在磁环转向后的一小段距离内与实际偏差较大的问题,在转向点附近对迭代过程中的收敛条件进行调整,有效提高了补偿方法在该区域内的准确性。实验结果表明,该方法所需的迭代次数较少,且经过补偿后,传感器的迟滞降低至原先的1/3左右,非线性度也得到了小幅度提升。在不改动现有传感器结构的前提下,该方法可快速、有效地降低传感器的位移迟滞,为磁致伸缩位移传感器的迟滞补偿提供了一种新的方案。