【摘 要】
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电子天平是贸易结算、质检管理、生产化工等领域关键的质量称重设备。受称重传感器制造工艺、温度、蠕变及称重电路干扰等多种因素影响,应变式电子天平产生零点误差从而导致
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电子天平是贸易结算、质检管理、生产化工等领域关键的质量称重设备。受称重传感器制造工艺、温度、蠕变及称重电路干扰等多种因素影响,应变式电子天平产生零点误差从而导致称量准确性下降。另一方面,电子天平零点误差构成复杂,且多种误差因素相互关联,现有工程上采用的零点跟踪方法存在明显缺陷,补偿效果有待进一步提高。因此,本文针对应变式电子天平零点误差补偿方法的不足,进行了如下研究:介绍了国内外电子天平研究现状及发展趋势,阐述了现有应变式电子天平零点误差补偿方法及其不足,详细分析了应变式电子天平称重原理及零点误差产生机理,指出了论文研究的背景及意义。构建了一种基于免步长调节最小均方误差(Autostep-LMS)自适应滤波器的电子天平零点误差补偿方法。首先基于线性自适应滤波器原理构建电子天平零点误差补偿方法,其次对比分析自适应滤波算法性能,最终选用免调步长控制参数的Autostep-LMS算法调节自适应滤波器结构,实现电子天平零点误差在线补偿。仿真实验结果证明了该算法收敛速度快且稳态误差小,将该补偿方法应用于电子天平,现场检测表明该方法在线补偿效果良好。构建了一种基于误差反向传播(BP)神经网络自适应滤波器的电子天平零点误差补偿方法。介绍了神经网络自适应滤波器结构及BP算法,并基于BP神经网络自适应滤波器构建电子天平零点误差补偿方法。现场测试结果表明该方法在线补偿效果良好。设计了基于STM32F407微处理器的电子天平称重系统。完成了调理电路、模数转换电路、信息处理单元、通信接口电路等硬件电路设计,给出了详细的调理电路参数设计方法;完成了系统软件设计,包括系统主程序、信号采集子程序、零点误差补偿子程序等,实现了电子天平零点误差在线补偿。根据《JJG 1036-2008电子天平检定规程》,分别对基于Autostep-LMS零点误差补偿方法和基于BP神经网络零点误差补偿方法的电子天平进行重复性误差、加载与卸载示值误差测试,实验结果表明,基于Autostep-LMS补偿方法的电子天平重复性误差小于2.5mg,加载与卸载示值误差小于1.7mg;基于BP神经网络补偿方法的电子天平重复性误差小于1.7mg,加载与卸载示值误差小于1.4mg。两种电子天平系统各指标均满足国家规定的Ⅱ级准确度天平标准。
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