高精度高速公路车辆动态称重系统的研究

论文摘要

本文对动态称重系统的开发工作主要解决的问题是测量精度和车辆通行速度之间的矛盾。为了达到设计要求,本文首先分析了汽车动态称重系统中影响测量精度的各种因素,然后提出了从硬件和软件两方面提高动态精度的有效措施和动态称重系统的设计思想。并进行了动态称重系统的硬件部分的设计。为了提高测量精度,需要对动态称重系统的数据做进一步的处理,采用小波变换方法,滤除高频率段的干扰噪声。采用遗传算法拟合出信号中频率很低,且与有用信号混杂在一起的动态载荷信号,并予以消除。使用Prony算法,推导出针对动态称重问题的非机理模型辨识方法。并引入神经网络提出了按照称重速度和称重信号建立高速、中速、低速分段模型的思想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 动态称重系统研究意义
• 1.2 动态称重系统的发展概况
• 1.3 国内外动态称重产品的应用现状
• 1.4 动态称重系统的发展趋势
• 1.5 动态称重系统的干扰因素
• 1.5.1 动态称重信号中的高频噪声
• 1.5.2 动态称重信号中的动态载荷
• 1.6 论文结构
• 2 动态称重系统硬件的设计
• 2.1 动态称重硬件平台的组成原理
• 2.2 称重传感器的选择与性能分析
• 2.3 传感器信号调理电路设计
• 2.3.1 放大电路设计
• 2.3.2 滤波电路设计
• 2.4 电源电路的设计
• 2.5 单片机最小系统电路的设计
• 2.5.1 P89C51RD2 单片机的介绍
• 2.5.2 单片机的复位电路
• 2.6 A/D 转换接口电路设计
• 2.7 显示电路设计
• 2.8 测速电路设计
• 2.9 通信电路设计
• 2.9.1 串行通信协议
• 2.9.2 接口标准选择与设计
• 2.10 系统抗干扰设计
• 2.10.1 抗干扰的必要性
• 2.10.2 CPU 抗干扰设计
• 2.10.3 PCB 抗干扰设计
• 2.10.4 传感器信号噪声干扰抑制
• 2.11 小结
• 3 动态称重软件的设计
• 3.1 主程序设计
• 3.2 数据采集程序设计
• 3.3 数据预处理模块
• 3.3.1 小波滤除高频噪声
• 3.3.2 小波滤除高频噪声的仿真
• 3.3.3 遗传算法消除动态载荷
• 3.4 显示程序设计
• 3.5 通信程序模块
• 3.6 PC 机的软件设计
• 3.7 小结
• 4 系统建模及数据辨识
• 4.1 动态称重系统的机理建模与分析
• 4.1.1 动态称重系统的机理建模
• 4.1.2 动态称重信号的非机理建模
• 4.2 机理模型的系统辨识
• 4.2.1 系统辨识概述
• 4.2.2 动态称重信号的系统辩识结果
• 4.3 PRONY 系统辩识方法
• 4.3.1 Prony 方法概述
• 4.3.2 Prony 算法的改进和运用
• 4.3.3 Prony 算法的运用结果
• 4.4 两种辨识方法的比较
• 4.4.1 适用范围的分析
• 4.4.2 辨识结果的比较分析
• 4.5 小结
• 5 建立高、中、低三段模型及数据修正
• 5.1 动态称重信号中的随机共振现象
• 5.2 分别建立高、中、低三段模型
• 5.2.1 建立高速段模型及仿真实验
• 5.2.2 建立中、低速段模型并进行处理
• 5.3 数据偏差分析及其结果修正
• 5.4 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文