一种正弦波激励指令传感器的位移检测方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及飞机刹车系统领域，特别是涉及一种正弦波激励指令传感器的位移检测方法、系统及设备。

背景技术

飞机刹车系统中经常应用到一种正弦波激励指令传感器，工作原理如图1所示。飞行员踩脚踏板刹车，推杆推动衔铁，铁芯位移发生变化，影响磁场，把铁芯位移变化转化为副边线圈输出电压幅度的变化。当不踩刹车时，输出的正弦波信号的幅度最小；满刹车时，输出的正弦波信号的幅度最大。正弦波信号即指令信号，正弦波峰峰值即代表位移大小，指令信号被提供给刹车控制单元，刹车控制单元将其转化为伺服阀能够接收的电流信号，从而控制机轮刹车装置的刹车压力。而由于正弦波激励指令传感器硬件的原因，在松刹时，正弦波激励指令传感器输出的正弦波信号存在残余位移，导致刹车不够精准。

基于上述问题，亟需一种位移检测方法以准确检测正弦波激励指令传感器的位移情况，进而避免存在位移。

发明内容

本发明的目的是提供一种正弦波激励指令传感器的位移检测方法、系统及设备，可在不改变硬件的情况下，提高正弦波激励指令传感器的位移检测精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种正弦波激励指令传感器的位移检测方法，包括：

针对第K个控制周期，对正弦波激励指令传感器输出的正弦波信号进行过采样，确定第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值；K>0；

根据第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值，确定第K个控制周期的初始位移；

根据第K-M个控制周期到第K-1个控制周期的初始位移，对第K个控制周期的初始位移进行滑动平均滤波，得到第K个控制周期的平均滤波位移；第0个控制周期的初始位移为0；0

根据第K个控制周期的平均滤波位移及第K-1个控制周期的低通滤波位移，确定第K个控制周期的低通滤波位移；第0个控制周期的低通滤波位移为0；

根据第K-1个控制周期的低通滤波位移，对第K个控制周期的低通滤波位移进行限幅，得到第K个控制周期内正弦波激励指令传感器的位移。

可选地，所述对正弦波激励指令传感器输出的正弦波信号进行过采样，确定第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值，具体包括：

初始化最大值、最小值、峰值及谷值，得到初始最大值、初始最小值、初始峰值及初始谷值；

针对第n次过采样，判断第n个采样点的幅度值是否小于第n-1个最小值，若是，则第n个最小值为第n个采样点的幅度值；否则，第n个最小值为初始最小值；0

判断第n个采样点的幅度值是否大于第n-1个最大值，若是，则第n个最大值为第n个采样点的幅度值；否则，第n个最大值为初始最大值；第0个最大值为初始最大值；

判断n是否小于3，若n小于3，则第n个峰值为初始峰值，第n个谷值为初始谷值；

若第n大于或等于3，则判断第n-1个采样点的幅度值是否大于或等于第n-2个采样点的幅度值，且第n-1个采样点的幅度值是否大于或等于第n个采样点的幅度值；

若第n-1个采样点的幅度值小于第n-2个采样点的幅度值，或第n-1个采样点的幅度值小于第n个采样点的幅度值，则第n个峰值为第n-1个峰值；

若第n-1个采样点的幅度值大于或等于第n-2个采样点的幅度值，且第n-1个采样点的幅度值大于或等于第n个采样点的幅度值，则判断第n-1个峰值是否为初始峰值，若是，则第n个峰值为第n-1个采样点的幅度值；否则，第n个峰值为第n-1个峰值与第n-1个采样点的幅度值的平均值；

判断第n-1个采样点的幅度值是否小于或等于第n-2个采样点的幅度值，且第n-1个采样点的幅度值是否小于或等于第n个采样点的幅度值；

若第n-1个采样点的幅度值大于第n-2个采样点的幅度值，或第n-1个采样点的幅度值大于第n个采样点的幅度值，则第n个谷值为第n-1个谷值；

若第n-1个采样点的幅度值小于或等于第n-2个采样点的幅度值，且第n-1个采样点的幅度值小于或等于第n个采样点的幅度值，则判断第n-1个谷值是否为初始谷值，若是，则第n个谷值为第n-1个采样点的幅度值，否则，第n个谷值为第n-1个谷值与第n-1个采样点的幅度值的平均值；

判断n是否等于N，若是，则过采样结束，第K个控制周期内的最小值为第N个最小值，第K个控制周期内的最大值为第N个最大值，第K个控制周期内的峰值为第N个峰值，第K个控制周期内的谷值为第N个谷值，否则进行第n+1次过采样；N为最大过采样次数。

可选地，所述根据第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值，确定第K个控制周期的初始位移，具体包括：

判断所述峰值及所述谷值是否有效，且所述峰值是否大于所述谷值；若所述峰值等于初始峰值，则所述峰值无效，否则所述峰值有效；若所述谷值等于初始谷值，则所述谷值无效，否则所述谷值有效；

若所述峰值无效或所述谷值无效或所述峰值小于或等于所述谷值，则第K个控制周期的初始位移为所述最大值与所述最小值之差；

若所述峰值有效且所述谷值有效且所述峰值大于所述谷值，则采用公式S

其中，S

可选地，采用公式S

其中，S

可选地，采用公式S

其中，S

可选地，采用以下公式，确定第K个控制周期内正弦波激励指令传感器的位移：

其中，S

为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

一种正弦波激励指令传感器的位移检测系统，包括：

极值确定单元，与正弦波激励指令传感器连接，用于针对第K个控制周期，对所述正弦波激励指令传感器输出的正弦波信号进行过采样，确定第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值；K>0；

位移确定单元，与所述极值确定单元连接，用于根据第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值，确定第K个控制周期的初始位移；

平均滤波单元，与所述位移确定单元连接，用于根据第K-M个控制周期到第K-1个控制周期的初始位移，对第K个控制周期的初始位移进行滑动平均滤波，得到第K个控制周期的平均滤波位移；第0个控制周期的位移为0；0

低通滤波单元，与所述平均滤波单元连接，用于根据第K个控制周期的平均滤波位移及第K-1个控制周期的低通滤波位移，确定第K个控制周期的低通滤波位移；第0个控制周期的低通滤波位移为0；

限幅单元，与所述低通滤波单元连接，用于根据第K-1个控制周期的低通滤波位移，对第K个控制周期的低通滤波位移进行限幅，得到第K个控制周期内正弦波激励指令传感器的位移。

为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行正弦波激励指令传感器的位移检测方法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：先对任一控制周期内正弦波激励指令传感器输出的正弦波信号进行过采样，确定极值，再根据极值确定第K个控制周期的初始位移，根据前M个控制周期的初始位移，对第K个控制周期的初始位移进行滑动平均滤波，得到第K个控制周期的平均滤波位移，再根据第K个控制周期的平均滤波位移及第K-1个控制周期的低通滤波位移，确定第K个控制周期的低通滤波位移，最后根据第K-1个控制周期的低通滤波位移，对第K个控制周期的低通滤波位移进行限幅，得到第K个控制周期内正弦波激励指令传感器的位移，通过对初始位移依次进行滑动平均滤波、低通滤波及限幅，在不改变硬件的情况下，提高了对正弦波激励指令传感器位移检测的精度，进而能够解决松刹时存在残余位移的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为正弦波激励指令传感器的工作原理示意图；

图2为本发明正弦波激励指令传感器的位移检测方法的流程图；

图3为正弦波采样示意图；

图4为求极值的流程图；

图5为计算初始位移的流程图；

图6为本发明正弦波激励指令传感器的位移检测系统的模块示意图。

符号说明：

极值确定单元-1，位移确定单元-2，平均滤波单元-3，低通滤波单元-4，限幅单元-5。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种正弦波激励指令传感器的位移检测方法、系统及设备，通过对初始位移依次进行滑动平均滤波、低通滤波及限幅，在不改变硬件的情况下，提高对正弦波激励指令传感器位移检测的精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图2所示，本发明正弦波激励指令传感器的位移检测方法包括：

S1：针对第K个控制周期，对正弦波激励指令传感器输出的正弦波信号进行过采样，确定第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值；K>0。

假设控制周期为T

进一步地，如图4所示，步骤S1具体包括：

(1)初始化最大值、最小值、峰值及谷值，得到初始最大值、初始最小值、初始峰值及初始谷值。在本实施例中，初始最大值为0，初始最小值、初始峰值和初始谷值均为0xFFFF。

(2)针对第n次过采样，判断第n个采样点的幅度值是否小于第n-1个最小值，若是，则第n个最小值为第n个采样点的幅度值；否则，第n个最小值为初始最小值；0

(3)判断第n个采样点的幅度值是否大于第n-1个最大值，若是，则第n个最大值为第n个采样点的幅度值；否则，第n个最大值为初始最大值；第0个最大值为初始最大值。

(4)判断n是否小于3，若n小于3，则第n个峰值为初始峰值，第n个谷值为初始谷值。

(5)若第n大于或等于3，则判断第n-1个采样点的幅度值是否大于或等于第n-2个采样点的幅度值，且第n-1个采样点的幅度值是否大于或等于第n个采样点的幅度值。

若第n-1个采样点的幅度值小于第n-2个采样点的幅度值，或第n-1个采样点的幅度值小于第n个采样点的幅度值，则第n个峰值为第n-1个峰值。

若第n-1个采样点的幅度值大于或等于第n-2个采样点的幅度值，且第n-1个采样点的幅度值大于或等于第n个采样点的幅度值，则判断第n-1个峰值是否为初始峰值，若是，则第n个峰值为第n-1个采样点的幅度值；否则，第n个峰值为第n-1个峰值与第n-1个采样点的幅度值的平均值。

(6)判断第n-1个采样点的幅度值是否小于或等于第n-2个采样点的幅度值，且第n-1个采样点的幅度值是否小于或等于第n个采样点的幅度值。

若第n-1个采样点的幅度值大于第n-2个采样点的幅度值，或第n-1个采样点的幅度值大于第n个采样点的幅度值，则第n个谷值为第n-1个谷值。

若第n-1个采样点的幅度值小于或等于第n-2个采样点的幅度值，且第n-1个采样点的幅度值小于或等于第n个采样点的幅度值，则判断第n-1个谷值是否为初始谷值，若是，则第n个谷值为第n-1个采样点的幅度值，否则，第n个谷值为第n-1个谷值与第n-1个采样点的幅度值的平均值。

(7)判断n是否等于N，若是，则过采样结束，第K个控制周期内的最小值为第N个最小值，第K个控制周期内的最大值为第N个最大值，第K个控制周期内的峰值为第N个峰值，第K个控制周期内的谷值为第N个谷值，否则进行第n+1次过采样；N为最大过采样次数。

为了节省内存，减小处理时延，在本实施例中，采样和求极值一起进行。采样时，只需保存当前采样点的幅度值，上一次采样点的幅度值，上上次采样点的幅度值。一个控制周期的采样数组表示为S

由于采样过程无须保存全部的采样值，只需要保存两个历史采样值以及保存四个极值，占用内存很小，并且求极值和采样是同步进行的，采样结束后，即可求出位移，处理速度快。

S2：根据第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值，确定第K个控制周期的初始位移。

进一步地，如图5所示，步骤S2具体包括：

判断所述峰值及所述谷值是否有效，且所述峰值是否大于所述谷值。若所述峰值等于初始峰值，则所述峰值无效，否则所述峰值有效。若所述谷值等于初始谷值，则所述谷值无效，否则所述谷值有效。

若所述峰值无效或所述谷值无效或所述峰值小于或等于所述谷值，则第K个控制周期的初始位移为所述最大值与所述最小值之差。

若所述峰值有效且所述谷值有效且所述峰值大于所述谷值，则采用公式S

其中，S

S3：根据第K-M个控制周期到第K-1个控制周期的初始位移，对第K个控制周期的初始位移进行滑动平均滤波，得到第K个控制周期的平均滤波位移；第0个控制周期的初始位移为0；0

具体地，滑动窗口长度设为M+1，对最近M个控制周期的位移和当前控制周期的位移求平均。采用公式S

S4：根据第K个控制周期的平均滤波位移及第K-1个控制周期的低通滤波位移，确定第K个控制周期的低通滤波位移。第0个控制周期的低通滤波位移为0。

具体地，采用一阶低通滤波对低通滤波位移进一步进行平滑处理。采用公式S

S5：根据第K-1个控制周期的低通滤波位移，对第K个控制周期的低通滤波位移进行限幅，得到第K个控制周期内正弦波激励指令传感器的位移。

具体地，采用以下公式，确定第K个控制周期内正弦波激励指令传感器的位移：

其中，S

此外，在得到第K个控制周期内正弦波激励指令传感器的位移S

本发明通过飞机刹车系统中主芯片的模数转换模块和定时器，在一个控制周期内隔固定间隔，对正弦波信号采样一组数值，然后对采样数组求极值，根据极值求指令传感器的初始位移，再对最近几个控制周期的初始位移和当前控制周期的初始位移求滑动平均滤波值，对滑动平均的输出进一步做一阶低通滤波处理，最后对一阶低通滤波的输出进行限幅，得到最终的位移。进而使刹车控制单元接收的指令信号中存在的位移足够准确。

经过试验验证，通过本发明的位移检测方法最终得到的指令传感器位移稳定，并且在无位移时(松刹时)，最终得到的指令信号中没有残余位移，提高刹车的准确性。即在不改变硬件的情况下，提高了位移检测的精度，进而能够解决松刹时存在残余位移的问题。

实施例二

为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种正弦波激励指令传感器的位移检测系统。

如图6所示，本实施例提供的正弦波激励指令传感器的位移检测系统包括：极值确定单元1、位移确定单元2、平均滤波单元3、低通滤波单元4及限幅单元5。

其中，极值确定单元1与正弦波激励指令传感器连接，极值确定单元1用于针对第K个控制周期，对所述正弦波激励指令传感器输出的正弦波信号进行过采样，确定第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值；K>0。

位移确定单元2与所述极值确定单元1连接，位移确定单元2用于根据第K个控制周期内的最大值、最小值、峰值及谷值，确定第K个控制周期的初始位移。

平均滤波单元3与所述位移确定单元2连接，平均滤波单元3用于根据第K-M个控制周期到第K-1个控制周期的初始位移，对第K个控制周期的初始位移进行滑动平均滤波，得到第K个控制周期的平均滤波位移；第0个控制周期的位移为0；0

低通滤波单元4与所述平均滤波单元3连接，低通滤波单元4用于根据第K个控制周期的平均滤波位移及第K-1个控制周期的低通滤波位移，确定第K个控制周期的低通滤波位移；第0个控制周期的低通滤波位移为0。

限幅单元5与所述低通滤波单元4连接，限幅单元5用于根据第K-1个控制周期的低通滤波位移，对第K个控制周期的低通滤波位移进行限幅，得到第K个控制周期内正弦波激励指令传感器的位移。

实施例三

本实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的正弦波激励指令传感器的位移检测方法。

可选地，上述电子设备可以是服务器。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。