基于BP算法的整车式动态称重仪表的研究与设计

发布时间：2017-04-08 16:32

  本文关键词：基于BP算法的整车式动态称重仪表的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,国内高速公路采用的轴重式动态称重系统存在的问题主要有:车辆通行效率低、称量精度低、系统不能对超长、超宽和特种车辆进行有效的计重,收费站经常出现拥堵、争吵等现象。因此,整车式动态称重系统因其高精度、高效率的称量正被用户逐步认可。整车式动态称重系统采用动态称重技术与整车式静态称重平台技术相结合而设计,系统在提高称量精度的同时,还可以有效的防止车辆不规范行驶而导致的逃费行为。称重仪表作为称重系统的核心模块,其功能和性能直接影响称重系统的称量精度和工作效率。本文根据整车式动态称重系统的技术要求,提出了动态称重仪表的设计方案,方案包括硬件设计、软件设计和称重算法设计三部分。本文的主要内容如下:第一,介绍了动态称重系统及仪表的研究背景和意义,根据国内外相关领域的研究现状和发展状况,提出了系统和仪表的设计方案,同时,介绍了本文的结构安排。第二,介绍了整车式动态称重系统的组成结构,并对系统各组成部分的工作原理和系统工作模式进行详细的说明。第三,根据整车式动态称重系统的技术方案要求,对仪表硬件电路进行模块化设计;根据传感器并联电路原理,设计信号预处理电路。第四,基于WinCE嵌入式操作系统的多线程模块化编程技术开发的整车式动态称重仪表的软件设计和基于MCGS组态软件的仪表屏幕程序设计。详细介绍了各模块程序设计过程及主要功能代码。第五,根据整车式动态称重信号的特点,采用单子带重构改进算法与BP神经网络算法相结合的方法对称重信号进行处理,建立Matlab仿真模型。第六,对整车式动态称重数据进行仿真,并将仪表应用于实际工程中,通过现场测试,对仪表的称量精度和可行性进行验证。第七,总结本文的设计工作,展望未来称重系统及仪表的发展。本设计的创新点有:第一,称重承载器采用长秤体、多台面结构设计,具有动态整车称重、多车连续不间断称量的特点,和通行效率高、称重准确度高的优点。第二,仪表硬件采用以EPC-8000工控板为核心的模块化电路设计,软件采用基于WinCE嵌入式操作系统的多线程模块化技术进行设计,仪表处理速度快、运行效率高、冗余性好。第三,采用单子带重构改进算法对信号进行滤波预处理,然后利用BP算法结合车型、车速和加速度对称重信号进行再次处理,在保证系统稳定可靠运行的同时,提高了称重精度。本课题设计的仪表在高速公路收费站试运行两个月期间,称重系统运行稳定可靠,且系统总体性能较轴重式称重系统有很大提升。应用本设计的算法对称重信号处理后,整车称量误差控制在1%以内,满足国标《JJG907-2006动态汽车衡检定规程》中规定的1级秤误差要求。
【关键词】：整车式 动态称重 WinCE 单子带 BP算法 称量精度
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U492.321
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 动态称重系统及仪表研究现状15-17
• 1.2.1 国外现状15-16
• 1.2.2 国内现状16
• 1.2.3 称重系统及仪表存在的问题16-17
• 1.3 本文设计方案及结构安排17-18
• 1.4 本章小结18-20
• 第二章 整车式动态称重系统概述20-30
• 2.1 称重系统布局20-21
• 2.2 系统功能说明21-27
• 2.2.1 整车式称重平台单元21-22
• 2.2.2 轮轴检测单元22-23
• 2.2.3 车辆分离器单元23-24
• 2.2.4 整车式称重仪表24-27
• 2.3 工作模式切换27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 整车动态称重仪表硬件设计30-42
• 3.1 仪表设计要求30
• 3.2 仪表硬件结构30-31
• 3.3 仪表硬件设计31-38
• 3.3.1 CPU模块31-34
• 3.3.2 A/D模块34-36
• 3.3.3 仪表电源模块设计36
• 3.3.4 通讯模块设计36-37
• 3.3.5 信号采集模块37-38
• 3.4 称重信号预处理电路38-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 基于WinCE操作系统的仪表软件设计42-62
• 4.1 开发环境及程序结构42-44
• 4.1.1 开发环境42-43
• 4.1.2 程序结构43-44
• 4.2 监控程序44-46
• 4.3 主程序流程46-49
• 4.3.1 WinCE多线程编程46-47
• 4.3.2 主程序结构47-49
• 4.4 主程序设计49-57
• 4.4.1 UI服务线程49-50
• 4.4.2 AD中断服务线程50-52
• 4.4.3 整车信息处理线程52-54
• 4.4.4 通讯线程54-56
• 4.4.5 Dbg线程、参数存储线程56-57
• 4.5 显示屏幕设计57-60
• 4.5.1 MCGS组态软件58-59
• 4.5.2 仪表基本界面设计59-60
• 4.6 本章小结60-62
• 第五章 整车动态称重数据处理算法研究62-84
• 5.1 整车式动态称重信号分析62-63
• 5.2 BP算法63-68
• 5.2.1 BP算法原理64
• 5.2.2 BP算法权系数计算64-67
• 5.2.3 BP算法流程67-68
• 5.3 单子带重构改进算法68-75
• 5.3.1 Mallat算法68-70
• 5.3.2 单子带重构算法70
• 5.3.3 单子带重构改进算法70-71
• 5.3.4 算法仿真比较71-73
• 5.3.5 称重信号滤波预处理73-75
• 5.4 基于BP算法的整车式动态称重模型的建立75-82
• 5.4.1 BP算法函数的选择75-77
• 5.4.2 输入、隐层和输出层的确定77-79
• 5.4.3 BP算法网络模型的建立79
• 5.4.4 BP网络模型在线学习79-80
• 5.4.5 基于Matlab的BP算法训练80-82
• 5.5 本章小结82-84
• 第六章 实验仿真与现场测试84-92
• 6.1 仿真结果分析84-85
• 6.2 算法在仪表中的实现85-86
• 6.3 现场测试86-90
• 6.3.1 静态测试86-87
• 6.3.2 动态测试87-90
• 6.4 本章小结90-92
• 第七章 总结与展望92-94
• 7.1 总结92
• 7.2 展望92-94
• 参考文献94-98
• 致谢98-100
• 攻读硕士学位期间发表的学位论文100

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本文编号：293240