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原文传递基于μCOS-Ⅲ的整车式动态称重仪表的研究与设计

论文题名：	基于μCOS-Ⅲ的整车式动态称重仪表的研究与设计
关键词：	整车式动态称重仪;称重传感器;嵌入式;实时操作系统;超限检测;汽车衡
摘要：	采用动态轴重仪的高速公路收费站，经常由于收费纠纷、车型检测错误、称重设备损坏不能进行称量等原因造成车辆的拥堵，究其原因是称重设备的称量精度不高、车型识别率不高、易损坏。用于对车辆进行超限检测的超限站，通常设有动态轴重仪的同时还需设有静态汽车衡，其原因是轴重仪的称量精度不高，需要静态汽车衡对车辆进行复检，造成了超限站占地面积大、设备利用率低、建设成本高。因此迫切需要新型的动态称重设备。　　目前，动态称重技术由于具有称量通行速度快、能够检测车型等优点已经成为称重技术的发展方向且被广泛应用。动态称重技术通常采用轴重仪实现，但由于其单轴称量精度受较多因素影响，单轴称量精度低，且单轴称重误差的累加造成整车称量精度难以保证。针对轴重仪动态称重的精度问题，及高速路计重收费系统和超限检测需要检测车辆单轴重量、识别车辆轴型，出现了不同秤台结构的整车式动态称重方案。其一，在静态汽车衡的前端添加单台面轴重仪，用于检测单轴重量及轴型，保证了整车的称量精度，但对于单轴称量精度并未提高;其二，将多个轴重仪进行拼接组成大台面，这将导致传感器数量的倍增，需要更多的采集通道，对仪表硬件性能要求较高，设备成本较高，同时由于台面的安装固定问题，秤台的移位严重影响称重效果，且其单轴称重精度也与轴重仪称量精度相似。　　针对动态轴重仪的单轴重量称量精度不高、整车重量称量精度难以保证及现有的整车式动态称重系统对单轴重量称量精度不高、车型识别率低的问题，基于静态汽车衡秤台技术，本文设计了采用嵌入式实时操作系统μCOS-Ⅲ的整车式动态称重仪表，采用专家算法分割车辆的上秤过程数据，分离出车辆单轴重量，识别车辆的轴型，提高整车及单轴重量称量精度的同时提高车辆轴型的识别率。　　本文首先研究了车辆的上秤运动模型、秤台在车辆作用下的受迫运动规律、ADC数据采集的量化噪声及降低该噪声提高采样精度的方法。研究了传感器并联减少采样通道的可行性，及传感器并联的先决条件。设计了整车式动态称重仪表的硬件电路，并结合其控制核心MCU的OS特性，研究了嵌入式实时操作系统μCOS-Ⅲ的实现原理及其移植过程，简化了仪表的程序结构设计。设计了外围设备的驱动程序，设计了采用FSMC接口基于用户图形界面STemWin的仪表界面，改善了用户交互感受。根据车辆上秤模型、过车数据波形特点设计了用于整车式动态称重的专家算法，列出了专家算法的知识库，描述了推理过程的实现。并将仪表应用于实验环境，导入现场采集的实际测量过车数据，模拟验证专家算法及仪表功能，给出了测试结果，总结了仪表的不足，展望了未来仪表所需做的工作。
作者：	李建波
专业：	控制科学与工程
导师：	牛昱光
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文