飞机电源性能参数探测系统误差的分解与解决

为了验证飞机供电系统的设计制造是不是满足给定的要求，非得对其供电品质进行系统的探测[1]。南京航空航天大学航空电源重点试验室研制了基于VXI总线的飞机电源性能参数探测系统，该系统能进行实时、高精度的多路信号测量，研制工作中，本人参与组建、调试了硬件系统、编制了软件解决程序、对系统误差与随机误差进行了分解与解决，最终使该系统性能稳定、精度高，可满足飞机电源系统的测量工作，能为飞机电源的定型制造供应根据。本文重点解析该探测系统的误差分解与解决。

1飞机电源性能参数探测系统简介

飞机电源性能参数探测系统工作流程如图1所示。

本系统的精度取决于输入输出接口(调理电路)、A/D转换器的精度、软件解决精度，当然，采样频率和采样周期也是决定性因素之一。依据误差的性质和特点，一般将其分为粗大误差、随机误差和系统误差3类。本文分别研究了该系统中的3类误差解决办法。

2粗大误差的解决

本系统中粗大误差的出现可能源于飞机电源系统中偶然出现的毛刺，它的存在大大影响测量结果的准确性.我们采用一阶差分方程

xt′=xt-1+(xt-1-xt-2)式中为xt′为t时刻的预测值;xt-1为t时刻前1个采样点的值;xt-2为t时刻前2个采样点的值。

由式(1)可知，t时刻的值可以用xt-1和xt-2时刻的取值来推算。当数据采样频率比物理量变化的最高频率大得多时，这种预测办法有足够的精度。我们用t时刻的预测值和t时刻的实际数据值进行比较，然后来判断t时刻的实际数据值是不是为奇幻项。其判断的准则是.给定一个误差窗口W，若t时刻的实际数据为xt，当|xt-xt′|>W时，则认为此采样值不符合正常变化规律，是奇幻项。一般误差窗口的大小要依据数据采集系统的采样频率和物理量的变化特性决定[2]。

依据上述理论，编写交、直流稳态电压和电流测量数据奇幻项的检出程序。设定相对误差为10%，用差分方程计算出某点的预测值与该点实际采样值比较，若相对误差大于10%，则该点为奇幻项。检稀奇幻项后就在该点位置上补上一个与预测值相等的数据点。

3克服随机误差的软件解决办法

在实际的被测信号中，往往含有各种噪声和干扰，它们来自被测信号本身、传感器、电磁干扰或A/D变换器的量化效应等，其振幅和相位随时间的变化是不规矩的，因此它们对测量结果的影响属于随机误差的领域。这里利用微解决器功能，对测量的结果采用一定的软件解决办法，可以减小测量中的随机误差。关于某被测量n次独立的、无系统误差的等精密度测量，得到n个测量数据x1，x2，,xn，则被测量最可能的估计值为全部测量数据的算术均匀值，这称之为算术均匀值原理，即

按算术均匀值原理等精密度重复测量可使随机误差对最后结果的影响减小到最低限度。

本系统在计算电压、电流有效值、谐波含量、电压调制参数时，皆尽量提高采样频率、新增探测周期，尽可能地减小随机误差。

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