基于动态扭矩传感器的荷重检测

发布时间：2019-11-16 15:59

【摘要】：动态扭矩传感器直接连接于旋转动力设备和荷重装置之间,可以输出与实际负载相关联的力矩信号。为了从动态扭矩传感器输出的力矩信号中得到实际负载,在荷重模型建立阶段,通过给荷重装置施加不同的负载,并对动态扭矩传感器输出力矩信号对应的AD转换值进行灰色关联校正,得到趋于稳定的AD转换校正值,在此基础上,利用移动最小二乘回归(MLSR)实现对荷重装置实际负载的非线性回归,得到实际负载与AD转换校正值间的非线性模型。在荷重检测阶段,进一步利用灰色关联校正并结合实际负载回归模型,得到荷重装置最终的实际负载。试验结果表明,结合灰色关联校正及移动最小二乘回归模型,荷重检测误差低于±0.3%。
【图文】：

序列,荷重,扭矩传感器,检测试验

p(xm)］;Y=(y(x1)，y(x2)，…，y(xm))。⑤将式(7)代入式(4)，可得到基于动态扭矩传感器的荷重MLSＲ模型f(x)=∑mi=1鐖i(x)y(xi)=ΦT(x)Y=p(x)A－1(x)B(x)Y(8)MLSＲ模型建立过程中，节点的子域及支持域半径选取需要根据实际的拟合效果进行选择。在荷重检测阶段，利用模型建立阶段得到的荷重MLSＲ模型获取荷重装置的实际负载值时，需要进一步利用灰色关联校正，期望数据序列及维数选取的方法见前文所述，通过灰色关联校正结合荷重回归模型得到最终的实际负载输出Mo。图5基于动态扭矩传感器的荷重检测试验平台3结果分析采用直连式螺杆启闭机作为试验平台，其荷重满量程为8000kg，升降满行程为4m，将动态扭矩传感器直接连接于电动机轴和螺杆启闭机的动力输入轴之间，具体见图5。目前，螺杆式启闭机广泛应用于农田水利工程中，但螺杆式启闭机的荷重检测一直是难以解决的问题，这里利用动态扭矩传感器采集力矩信息，并结合文中所述方法对螺杆启闭机889

荷重,模型建立,阶段,实际负载

g的0～8000kg共9种固定负载，并分别记录不同固定负载情况下实际负载上升时对应的AD转换值及其校正值。以实际负载为5000kg时为例，在荷重模型建立阶段，取灰色关联校正系数α等于0．5，权重系数η1等于0．9，η2等于0．1，期望输出数据序列及实际输出数据序列维数m取12，期望数据序列的元素选定为常数，且其值取实际负载上升时前20个离散的AD转换值累加和平均，AD转换值及其校正值的变化曲线如图6所示。图6实际负载为5000kg时AD转换值及其校正值在试验装置的全上升行程内，AD输出值及其校正值的波动情况见图7。从图6及图7可以看出，在试验装置的上升满行程范围内，即使试验装置的实际负载为恒定值，动态扭矩传感器输出力矩对应的AD转换值也具有较大的波动性及随机性。在荷重模型建立阶段，通过增加灰色关联校正模型，利用校正模型可以使实际输出数据序列具有追踪期望数据输出序列的特性，通过将期望输出数据序列的元素设置为有效常数，AD转换值经校正后其波动性及随机性得到显著的抑制，这可以有效提高实际负载回归模型的回归精度。图7荷重模型建立阶段输出值波动将离散的AD转换校正值的集合平均作为输入变量，，对应的固定实际负载作为输出变量，分别利用MLSＲ及LSＲ建立荷重回归模型，其中MLSＲ的支持域半径为10，LSＲ回归多项式与MLSＲ的基函数相同。在实际荷重检测阶段，经反复试验，选取灰色关联校正环节的数据序列维数为20，期望输出数据序列选取方法见前文所述，首个时间域t内的期望数据序列的元素为负载上升时前20个离散的负载回归值的集合平均，得到试验装置在上升满行程范围内部分荷重检测偏差如表1所示，图8为上升满行程范围内分别采用MLSＲ及LSＲ结合灰色关联校正的偏差分布。表1满上升行程内结合灰色

【参考文献】

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