煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法，包括：计算本次采样值与上次滤波结果的差值，确定本次采样值的数据变化方向；若本次采样值与上次滤波结果的数据变化方向不一致，则将滤波计数器清零、滤波系数清零，并忽略本次采样值；若本次采样值与上次滤波结果的数据变化方向一致，则将滤波计数器+1，在判断差值是否超过阈值；若差值超过阈值，则将滤波计数器+K；判断滤波计数器是否到达最大值；如果滤波计数器是到达最大值，则将滤波系数+系数增量，并将滤波计数器清零。本发明专利技术具有在采样的信号数据快速变化时，滤波结果及时跟进调整的优点。进调整的优点。进调整的优点。

【技术实现步骤摘要】
煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法


[0001]本专利技术属于振动传感器
，具体涉及煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法。

技术介绍

[0002]随着智能控制和机械工业技术的发展，人工智能得以快速进步。近年来，煤炭行业成为了机器人技术新的应用领域。煤矿机器人作为人工智能的重要产物，逐渐在某些危险和重要环境岗位中取代人类进行相关的生产作业和勘探操作。煤矿机器人在行走和作业操作过程中，均需通过振动传感器对外界环境数据信息进行采样和分析，再传输到机器人智能神经控制单元，结合设定的智能控制算法实现机器人的导航和控制。因此，煤矿机器人中的振动传感器是实现机器人模仿人类进行智能行走和作业的基础，研究相关振动传感器的优化方法在提高机器人控制稳定性和可靠性方面具有积极重要的意义。
[0003]目前，煤矿机器人振动传感器主要包括前端传感元件数据采集放大模块、A/D采样模块、收发转换控制模块等，通过微处理器处理计算振动参数，其中，滤波是信号分析与处理过程中的一个非常重要的环节，滤波的效果的好坏可以直接影响后续一系列的对信号的处理。滤波处理方法有硬件滤波和软件滤波，在硬件滤波中采用一定规格的电容、电阻组成的RC滤波器或采用电感、电容组成的LC滤波器进行滤波。在软件上选用不同的滤波方式，进行滤波。由于稳定性好、灵活性高、成本低的优势，软件滤波获得了广泛的应用。
[0004]煤矿机器人在复杂环境下进行操作，振动传感器在机器人操作的过程中不可避免地存在产生抖振以及受外界环境影响，检测的振动信号存在干扰，导致检测响应度和准确率低。现有的软件滤波有主要有限幅平均滤波，中值滤波，算术平均滤波，加权滑动平均滤波等，这些滤波方式基本是固定滤波方式，当采样的信号数据快速变化时，滤波结果不能及时跟进调整。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术提出煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法，该煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法具有在采样的信号数据快速变化时，滤波结果及时跟进调整的优点。
[0007]根据本专利技术实施例的煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法，包括：S0、对振动传感器进行采样；S1、计算本次采样值与上次滤波结果的差值，并确定本次采样值的数据变化方向；S2、判断本次采样值与上次滤波结果的数据变化方向是否一致；S3、若本次采样值与上次滤波结果的数据变化方向不一致，则将滤波计数器清零、滤波系数清零，并忽略本次采样值；S4、若本次采样值与上次滤波结果的数据变化方向一致，则将滤波计数器+1，然后在判断差值是否超过阈值；S5、若差值超过阈值，则将滤波计数器+K，其中K按经验值获取；S6、判断滤波计数器是否到达最大值；S7、如果滤波计数器是到达最大值，则将滤波系数+系数增量，并将滤波计数器清零。
[0008]根据本专利技术一个实施例，差值为绝对值。
[0009]根据本专利技术一个实施例，滤波结果计算过程为，将一阶RC低通滤波S域的传递函数通过Z变换可得：其中T表示采样周期；再带入S域传递函数中可得：推导转化为差分方程后可得：通过z变换把S域的传递函数转化成时域的差分方程，分析可得到：Y(n)＝a*X(n)+(1
‑
a)*Y(n
‑
1)，其中X为输入信号，Y为滤波后的输出值，a称为滤波系数。
[0010]根据本专利技术一个实施例，系数增量根据响应要求进行调整，当响应要求振动传感器的灵敏度低时，则减小系数增量，当响应要求振动传感器的灵敏度高时，则增大系数增量。
[0011]根据本专利技术一个实施例，连续两次采样值都比上次滤波结果大，则数据变化方向一致，否则数据变化方向不一致。
[0012]根据本专利技术一个实施例，当数据变化方向不一致，则说明存在抖动；当数据持续向一个方向变化时，逐渐提高滤波系数，提供本次采样值得权。
[0013]根据本专利技术一个实施例，当数据变化较快，差值大于消抖计数加速反应阈值时，则加速提高滤波计数器的数据。
[0014]根据本专利技术一个实施例，在滤波计数器值达到最大时，通过将滤波系数+系数增量的方式动态调整滤波系数，以使滤波结果及时调整、更加准确。
[0015]本专利技术的有益效果是，本专利技术相较于传统的滤波系数确定的方式而言，本专利技术提出信号数据变化时，滤波系数进行动态调整，当数据快速变化时，滤波结果及时跟进，且数据的变化越快，响应灵敏度应该越高；当数据趋于稳定，并在一个范围内振荡时，滤波结果能趋于平稳；当数据稳定后，滤波结果能逼近并最终等于采样数据；本专利技术的滤波结果能够达到随数据信号的变化，动态调整滤波系数，解决振动信号灵敏度和平稳度间的矛盾，消除干扰提升响应速度。
[0016]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
[0017]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0018]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]图1是本专利技术的流程示意图；
具体实施方式
[0020]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0022]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0023]下面参考附图具体描述根据本专利技术实施例的煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法。
[0024]如图1所示，根据本专利技术实施例的煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法，包括：S0、对振动传感器进行采样；S1、计算本次采样值与上次滤波结果的差值，并确定本次采样值的数据变化方向，其中差值为绝对值；S2、判本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法，其特征在于，包括：S0、对振动传感器进行采样；S1、计算本次采样值与上次滤波结果的差值，并确定本次采样值的数据变化方向；S2、判断本次采样值与上次滤波结果的数据变化方向是否一致；S3、若本次采样值与上次滤波结果的数据变化方向不一致，则将滤波计数器清零、滤波系数清零，并忽略本次采样值；S4、若本次采样值与上次滤波结果的数据变化方向一致，则将滤波计数器+1，然后在判断差值是否超过阈值；S5、若差值超过阈值，则将滤波计数器+K，其中K按经验值获取；S6、判断滤波计数器是否到达最大值；S7、如果滤波计数器是到达最大值，则将滤波系数+系数增量，并将滤波计数器清零。2.根据权利要求1所述的煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法，其特征在于，差值为绝对值。3.根据权利要求1所述的煤矿机器人的振动传感器动态滤波方法，其特征在于，滤波结果计算过程为，将一阶RC低通滤波S域的传递函数通过Z变换可得：其中T表示采样周期；再带入S域传递函数中可得：推导转化为差分方程后可得：通过z变换把S域的传递函数转化成时域的差分方程，分析可得到：Y(n)＝a*X(n)+(1

【专利技术属性】
技术研发人员：张海庆，周李兵，颜培宇，张袁浩，张清，王超凡，
申请(专利权)人：中煤科工集团常州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：