飛機電源性能參數探測系統誤差的分解與解決

為了驗證飛機供電系統的設計制造是不是滿足給定的要求，非得對其供電品質進行系統的探測[1]。南京航空航天大學航空電源重點試驗室研制了基于VXI總線的飛機電源性能參數探測系統，該系統能進行實時、高精度的多路信號測量，研制工作中，本人參與組建、調試了硬件系統、編制了軟件解決程序、對系統誤差與隨機誤差進行了分解與解決，最終使該系統性能穩定、精度高，可滿足飛機電源系統的測量工作，能為飛機電源的定型制造供應根據。本文重點解析該探測系統的誤差分解與解決。

1飛機電源性能參數探測系統簡介

飛機電源性能參數探測系統工作流程如圖1所示。

本系統的精度取決于輸入輸出接口(調理電路)、A/D轉換器的精度、軟件解決精度，當然，采樣頻率和采樣周期也是決定性因素之一。依據誤差的性質和特點，一般將其分為粗大誤差、隨機誤差和系統誤差3類。本文分別研究了該系統中的3類誤差解決辦法。

2粗大誤差的解決

本系統中粗大誤差的出現可能源于飛機電源系統中偶然出現的毛刺，它的存在大大影響測量結果的準確性.我們采用一階差分方程

xt′=xt-1+(xt-1-xt-2)式中為xt′為t時刻的預測值;xt-1為t時刻前1個采樣點的值;xt-2為t時刻前2個采樣點的值。

由式(1)可知，t時刻的值可以用xt-1和xt-2時刻的取值來推算。當數據采樣頻率比物理量變化的最高頻率大得多時，這種預測辦法有足夠的精度。我們用t時刻的預測值和t時刻的實際數據值進行比較，然后來判斷t時刻的實際數據值是不是為奇幻項。其判斷的準則是.給定一個誤差窗口W，若t時刻的實際數據為xt，當|xt-xt′|>W時，則認為此采樣值不符合正常變化規律，是奇幻項。一般誤差窗口的大小要依據數據采集系統的采樣頻率和物理量的變化特性決定[2]。

依據上述理論，編寫交、直流穩態電壓和電流測量數據奇幻項的檢出程序。設定相對誤差為10%，用差分方程計算出某點的預測值與該點實際采樣值比較，若相對誤差大于10%，則該點為奇幻項。檢稀奇幻項后就在該點位置上補上一個與預測值相等的數據點。

3克服隨機誤差的軟件解決辦法

在實際的被測信號中，往往含有各種噪聲和干擾，它們來自被測信號本身、傳感器、電磁干擾或A/D變換器的量化效應等，其振幅和相位隨時間的變化是不規矩的，因此它們對測量結果的影響屬于隨機誤差的領域。這里利用微解決器功能，對測量的結果采用一定的軟件解決辦法，可以減小測量中的隨機誤差。關于某被測量n次獨立的、無系統誤差的等精密度測量，得到n個測量數據x1，x2，,xn，則被測量最可能的估計值為全部測量數據的算術均勻值，這稱之為算術均勻值原理，即

按算術均勻值原理等精密度重復測量可使隨機誤差對最后結果的影響減小到最低限度。

本系統在計算電壓、電流有效值、諧波含量、電壓調制參數時，皆盡量提高采樣頻率、新增探測周期，盡可能地減小隨機誤差。

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