组合称重定量技术是目前先进的一种定量方法,广泛应用于颗粒状物料,且技术趋于成熟,而在非均质物料应用相对较少,该类物料单一重量较大且各不相同,但重量服从正态分布。本文以水果类非均质物料组合称重定量为对象,基于链式循环组合称重定量装置,根据非均质物料的特点及组合称重定量要求,分析了控制系统的功能需求;探究了组合称重误差的来源、影响因素及变化规律,并对组合误差进行了优化分析;设计了嵌入式单片机控制系统架构,对控制系统软硬件进行了模块化设计,并验证了控制系统的功能。本文研究的主要内容及结论如下:1)针对非均质物料单一重量差异大且不能分割的特点,基于链式组合称重定量机械,明确了控制系统主要功能为进行非均质物料的组合称重定量及输出,并完成了对系统其他功能需求分析。2)针对非均质物料在组合称重定量技术中定量精度高与组合速度快的矛盾。以链式组合称重定量系统为基础,提出以定量精度及组合效率为目标,对组合样本数和抽样数进行优化分析。达到保证组合称重定量精度下,减少数据计算量以提高组合定量速度的目的。研究表明,在相同允许组合误差下,增大组合样本数可提高组合成功概率,但组合计算量随组合样本数增加而呈指数增加。通过对服从正态分布N（100,102）的重量数据进行10 000轮组合计算发现,当组合定量目标重量为500g,允许组合误差为±0.1g时,组合计算时间较短的组合样本数为14;在允许组合误差为±0.05g时,为保证组合成功概率,组合样本数应选择16及以上为佳。并对优化组合样本数和抽样数的组合算法进行了链式组合称重定量试验验证。试验结果表明,在物料重量标准差≤30g,允许定量组合误差为0.1g时,优化后的组合算法与优化前遍历组合算法在定量组合成功概率总体上保持在95%左右,且优化后的算法组合计算时间减少了 40%。3)控制系统硬件研究。根据控制系统功能要求,明确了控制系统整体框架;确定了包括触摸屏、执行器、传感器等关键部件的选型;并对系统核心硬件控制器电路进行了设计,电路设计的合理性与PCB布局布线及关键元器件的选型有关。控制器核心电路主要包括STM最小系统模块,通讯模块,16路光耦隔离驱动模块,信息采集模块,电源模块。最后完成了 PCB及控制器箱体设计。4)控制系统软件设计。为确保系统功能的稳定性、快速性,增强程序的可维护性,采用高内聚低耦合的设计思路对程序进行开发。软件主要包括modbus通讯、信息采集程序、平均中值滤波算法、组合定量算法设计及人机交互界面开发。最后,结合试验平台进行软硬件控制系统调试与试验,实现组合称重定量等功能,使系统满足控制要求。