动态电子轨道衡系统设计与实现

摘要

动态电子轨道衡是指对在不停车、不摘钩行驶状态下的载货列车进行自动称量的一种衡器设备。系统要求能对行进中车辆自动称重，对传感器进行实时数据采样，对数据分析处理，计算列车重量并动态显示。动态电子轨道衡作大宗散装货物的列车在行进中进行自动称量的新型现代化计量设备，适用于对各种类型的四轴铁路货车进行动态称量，也可作为静态称重设备(静态电子轨道衡)使用。 本文根据动态电子轨道衡的工艺特点，以测得的传感器输出信号为依据，以数字信号处理理论、数字仿真技术、软件优化设计等为指导，以实现称量系统的智能化、自动化、高精度、强实时性为目的，详细论述了动态电子轨道衡称量系统在硬件和软件方面的实现。本系统选用了高速、高精度的A/D转换器ADC1140，保证了模拟量采集的精度和速度；使用了多媒体定时器和多线程技术实现数据采集功能，保证采样速度又不过多占用系统资源；本文系统研究了各种数据滤波方法，采用矩形权函数移动平均法进行平滑滤波，并提出了一种参数自适应的数字滤波技术，为动态数据滤波提供了新的思路除；本系统设计了无开关车辆上衡自动判别算法，新的算法提高了称量精度，减轻了现场操作人员的劳动量，提高了经济效益；本文建模中，将系统的传递函数近似为一个欠阻尼二阶系统，将过渡器的传递函数近似为一阶惯性环节，对标准阶跃输入信号和叠加了振动的阶跃输入函数进行了分析研究，并对后者进行了系统仿真。 本系统的软件设计以Windows为开发平台，以Visual C++为开发工具，使用了Windows 32系统提供的API多媒体定时函数以及多线程、优化计算等技术。完成的应用系统运行稳定、可靠，产生了良好的经济效益。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1动态电子轨道衡技术

1.2动态电子轨道衡在我国的应用与发展

1.3动态电子轨道衡工作原理

1.4本文研究的主要内容

1.4.1无开关车辆自动上衡算法的设计

1.4.2 Windows多媒体定时器的使用

1.4.3数据滤波与平滑处理的研究

1.4.4全自动智能化信号采集与处理

1.4.5建模分析与数字仿真

1.4.6现场调试与应用

1.5本文的组织结构

2数据滤波算法研究

2.1数字滤波技术概要

2.2常用数字滤波方法研究

2.3移动平均滤波方法

2.4参数自适应滤波器设计

2.4.1力学结构模型与行为描述

2.4.2具有自适应能力的滤波器

2.4.3滤波算法描述

2.5小结

3多媒体定时器

3.1硬件编程定时

3.2多媒体定时器

3.3多线程的同步

3.4 小结

4动态电子轨道衡系统硬件设计

4.1称重台面与称重传感器

4.2称重通道(A/D转换与接口)

4.3小结

5软件设计与误差分析

5.1称重算法设计

5.1.1车辆上衡自动检测

5.1.2称重算法

5.2误差分析

5.2.1称重台面受力分析

5.2.2行进称量时的误差

5.2.3称量误差分析

5.2.4消除误差方法浅析

5.3软件设计

5.4 小结

6系统建模及仿真

6.1动态电子轨道衡数学模型

6.2动态电子轨道衡输入函数

6.2.1不考虑振动时的输入函数

6.2.1考虑振动时的输入函数

6.3数字仿真程序的实现

6.4仿真实验及结果分析

6.5模型仿真结论

7现场调试及应用结果

结 论

参考文献

致 谢