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原文传递公路动态称重系统的研究

论文题名：	公路动态称重系统的研究
关键词：	动态称重;数字滤波;车辆称重;公路运输管理
摘要：	交通运输业的发展无疑对国民经济建设起到了积极的推动作用，但是号称公路隐形杀手的营运车辆超载现象屡禁不止，其危害是多方面的：加速损坏公路路面，增加公路养护成本；使国家税费大量流失；造成交通事故频繁发生；严重的环境污染；加速车辆的损坏。因此加强公路运输的管理、保障行车安全等问题也显得日趋重要。车辆动态称重，即在非停车的运动状态下的称重，与停车状态下的静态称重相比，其主要特点是节省时间，效率高，使得称重时不至于造成对正常交通的干扰。汽车动态称重是加强公路超限运输、强制实施超限法规等管理现代化、科学化的技术条件。动态车辆称重系统的研究对于保护公路的正常使用有着重要的经济意义和社会价值。就汽车动态称重系统而言，动态称量精度、汽车的通过速度是其性能指标中最重要的，它标志着汽车动态称重系统的技术水平的高低。目前较为流行的是轴重称量——轴重仪，即分别测出车辆各轴轴荷，再由测试系统计算出整车重量。在静态称重时，车辆的轮胎平稳的作用于轴重仪称台上除真实轴重外，无任何其它外力干扰。因此可以实现高精度测量。本文在分析参考了几种方法以后，提出了一种FIR数字滤波方法，这种方法具有滤波效果好滤波参数修改方便而且容易实现等优点。由于FIR算法的运算量比较大，如果单纯用单片机来实现很难做到实时处理，所以我们用DSP来实现FIR算法，单片机用来做一些辅助工作。第一部分分析了汽车的运动状态和动力特性。从称重本体出发分析了汽车的运动状态和动力特性。动态称重时，车辆以一定速度通过轴重称量平台，作用在平台上的力除真实轴重外，还有许多因素产生的干扰力，真实轴重被淹没在各种干扰力中，给动态称重实现高精度测量造成很大困难。本文就所存在的干扰进行整理、分析综合，从动态测试系统的整体角度探讨能减小或消除这些干扰力影响程度的措施和测试方式，无疑有助于高精度动态称重技术的进步及测试系统的发展。第二部分讲述了硬件设计的原理及其实现。详细的介绍了各硬件的组成部分。DSP完成数字滤波，算法速度快，可以实现实时处理。由于需要进行显示和与上位机通讯，所以也采用了单片机，它具有使用简单价格低廉通用性好等特点。这样就有效的分担了DSP的负担(其实DSP也可以实现这些功能)，而且编程容易。文章还详细的介绍了放大滤波电路的设计原理及具体实现电路。为了将模拟量变成DSP和单片机可以识别的数字量，所以必须有A/D转换电路。为了保证转换速度和精度故而选用高速模数变换器AD7714。在设计中还做了RS232通讯电路，这样可以实现与上位机的通讯，有利于数据的存储。第三部分讲述了数据处理算法其FIR算法的实现，描述了FIR算法的原理，给出了具体实现结构图和简单的实现程序。在这一部分还重点讲述了FIR算法的基本原理并且给出了试验结果，推导了其中所有的重要公式，并且对几种窗函数做了比较，阐明了加窗函数对结果的影响。在这里还给出了实现FIR算法的结构图。在第五章先介绍了几种常用滤波窗函数的特点，文中建立了称重系统的数学模型，并通过数学模型推出了系统振动表达式，确定了系统信号处理的主要噪声模型。系统采用数字滤波系统进行信号处理，利用窗函数作为滤波函数。通过对窗函数的分析，建立并推导了信号处理系统的数学模型。通过数学模型滤除动态信号中的噪声，最终得出汽车的质量真实值。
作者：	韩昱
专业：	控制理论与控制工程
导师：	李丽宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文