论文部分内容阅读
电子天平是一种高精度质量称量仪器,广泛应用于质量控制、化工、外贸、医疗、国防建设与科学研究等各个领域。近年来,城市轨道交通快速发展,建筑工地越来越多,使得电子天平的使用条件难以满足要求。受环境震动的影响,电子天平易出现数据不稳、信噪比降低、重复性误差变大、准确度降低等系列问题。欲在保证称量精度的前提下改善电子天平称量的动态稳定性,提高称量的准确度,必须研究震动因素对电子天平计量性能的影响并探讨其解决方法。本文针对常规数字滤波器抗震动滤波方法存在的不足,开展基于自适应LMS(LeastMean Square)算法的电子天平抗震动设计技术研究,主要包括以下内容:第一章为绪论部分,概述课题来源与研究背景,分别阐述自适应滤波技术消除震动干扰与电子天平抗震动技术的研究现状,探讨电子天平抗震动技术的研究意义,简要介绍文章的结构安排;第二章,分析影响电子天平计量性能的震动来源与震动信号频谱特性,介绍不同称重传感器的构成及原理,构建相关传感器系统的动力学模型,推导不同称重传感器的相关传递函数;第三章,简要分析采用常规数字滤波器抗震动滤波存在的不足,对自适应滤波器原理进行描述,并详细介绍自适应LMS算法及其性能,阐述自适应LMS算法消除电子天平震动干扰的原理;第四章,结合经典LMS算法存在收敛速度和稳态误差之间的矛盾,针对基于不同改进自适应LMS算法的应变式电子天平抗震动技术进行探讨,分析经典改进算法采用的变步长策略,并完成仿真实验研究,最终得出采用基于GVSS-LMS(Gradient Variable Step Size Least Mean Square)自适应算法对应变式电子天平进行抗震动滤波处理效果更佳的结论;第五章,首先详细分析NVSS-LMS(New Variable Step Size Least Mean Square)算法的机理,然后深入探讨算法中关键参数的选取对滤波性能的影响,并给出算法中关键参数的自适应确定方法,最后完成基于包含NVSS-LMS算法的电子分析天平抗震动滤波处理仿真实验对比研究;第六章,完成算法的有效性与可靠性验证。针对实验室研发的200g/1mg水分测定电子天平,完成基于GVSS-LMS算法的抗震动性能检定实验;针对220g/0.1mg的电子分析天平,完成基于NVSS-LMS算法的抗震动性能检定实验。仿真及试验结果表明,采用本文相应方法对不同类型电子天平进行抗震动滤波处理的电子天平能在普通木质实验台上准确称重,不受榔头敲击实验台等冲击性震动的影响,在保证精度的前提下改善了电子天平称量的动态稳定性。