基于模型参考的门座起重机动态称重研究

摘要

随着社会经济的发展，港口码头的货物吞吐量越来越大，门座起重机作为港口码头重要的装卸机械发挥着重要的作用。为了提高企业的效益，对门座起重机提出了新的要求：希望货物在装卸动态过程中就能进行称重与计量。目前的门座起重机动态称重系统由于只对动态称重信号作简单的数字滤波处理，缺乏更深一层的信号处理技术，所以系统的精度难以得到很大的提高，本文力争从信号处理方法上加以解决。 论文首先介绍了现有门座机称重装置的典型结构组成及门座机的负载动载数学模型，然后对其存在的问题进行了分析，提出了设计基于模型参考的自适应动载滤波称重结构的方法，然后详细介绍了自适应动态模型的动载滤波原理，以及门座机动态称重质量的零位自辨识与校正方法。 在确定了系统的参考模型后，门座机的动态称重问题转化为了参考模型的参数辨识问题。辨识算法上，为了兼顾动态称重的快速性和准确性，采用了基于Householder变换的自适应最小二乘法，其具有抗方程病态性好，稳定性好，计算量小，跟踪性好等优点。 另外，在实际应用中，考虑到高频干扰、数据突变等因素的影响，对直接采集到的数据进行了预处理。通过对动态称重信号干扰因素的分析，采用两步预处理的方法：第一步采用数字低通滤波方法，滤除高频率段的干扰噪声；第二步采用优化算法拟合出信号中周期性低频干扰信号，并予以消除。 系统实验结果表明，本文提出的模型参考自适应动载滤波方法是可行的，达到了实验提出的技术要求，同时获得了较高的动态称重精度，对于今后系统的实用化开发具有很好的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本课题研究背景与意义

1.2动态称重技术的研究现状与发展趋势

1.2.1动态称重技术的研究现状

1.2.2动态称重技术的发展趋势

1.3门座机动态称重的难点与解决思路

1.4本文主要研究的内容及篇章结构安排

第二章门座机动态称重模型建立

2.1现有门座机称重装置典型结构组成与分析

2.1.1现有门座机称重装置典型结构组成

2.1.2现有称重装置负载数学模型与分析

2.2基于模型辨识的门座机动态称重系统构建

2.2.1模型参考自适应辨识方法概述

2.2.2门座机动态称重模型参考自适应辨识系统构建

2.2.3系统自适应动态模型动载滤波原理

2.3门座机动态称重质量零位自辨识与校正

2.4本章小结

第三章门座机动态称重信号预处理

3.1动态称重信号中的高频噪声滤波

3.1.1高频噪声的形成原因

3.1.2高频噪声的滤除

3.2低频周期随机振动干扰的消除

3.2.1低频周期随机振动干扰的形成原因

3.2.2低频周期随机干扰的消除方法

3.3 Levenberg-Marquardt算法消除低频周期干扰的实验仿真

3.4本章小结

第四章基于参数估计的动态称重系统辨识

4.1系统辨识算法

4.1.1系统辨识算法概述

4.1.2系统辨识建模的定义

4.1.3辨识算法的基本原理

4.1.4辨识的内容

4.2门座机动态称重系统的模型辨识与参数估计

4.3基于Householder矩阵变换的最小二乘参数估计法

4.3.1 Householder矩阵的定义与性质

4.3.2 Householder变换递推算法的推导

4.3.3快速自适应最小二乘算法

4.4实验结果分析

4.4.1称重系统实验的硬件平台组成

4.4.2不加入参数辨识环节的测量实验

4.4.3加入参数辨识环节的测量实验

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1本文工作总结

5.2后续研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间科研及论文完成情况