基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子地上衡非線性誤差補(bǔ)償:
電子地上衡結(jié)構(gòu)簡單、*、操作方面,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易、醫(yī)療食品等領(lǐng)域1.電子地上衡*先通過電阻應(yīng)變片式稱重傳感器,將被測物體重量轉(zhuǎn)換為電信號,經(jīng)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換后,傳輸至CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(如數(shù)字濾波、線性化,等),并配合顯示、鍵盤電路,獲得zui終的稱重結(jié)果。
由于受稱重傳感器、秤盤機(jī)械結(jié)構(gòu)等的非線性影響,電子地上衡的輸入-輸出并非成線性關(guān)系,因此必須進(jìn)行非線性誤差補(bǔ)償。2分析了稱重傳感器的非線性誤差來源,利用硬件電路進(jìn)行了誤差補(bǔ)償;這種方法有效,但補(bǔ)償工藝復(fù)雜。3利用分段線性插值方法,完成了電子地上衡的非線性誤差補(bǔ)償,該方法簡單且易于操作,但*度有待進(jìn)*步提*。
4提出了*種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的稱重傳感器非線性誤差補(bǔ)償方法,該方法為電子地上衡的非線性誤差補(bǔ)償提供了借鑒。
徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RBFNN)是*種功能強(qiáng)大的前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),其具有很強(qiáng)的逼近非線性函數(shù)能力,廣泛應(yīng)用于非線性預(yù)測、非線性誤差校正與補(bǔ)償、函數(shù)逼近等5-7.本文提出*種基于RBFNN的電子地上衡非線性誤差補(bǔ)償方法,以獲得良好的補(bǔ)償效果,減少稱重誤差。
1電子地上衡非線性誤差特性分析b00kmark11.1稱重傳感器非線性誤差稱重傳感器是電子地上衡的關(guān)鍵部件*,其非線性誤差直接影響電子地上衡稱重結(jié)果的*性。稱重傳感器將4個電阻應(yīng)變片粘貼在彈性敏感元件上,然后以適當(dāng)方式組成惠斯登電橋。當(dāng)電子地上衡不承受載荷時,電橋平衡,稱重輸出電壓為零;反之,應(yīng)變片發(fā)生形變,電阻改變,電橋失衡,傳感器輸出與載荷重量成比例的電壓信號。
為稱重傳感器原理圖。設(shè)4個應(yīng)變片的電阻分別為Ri、R2、R3、R4,電橋電源電壓為Us,則惠斯登電橋輸出電壓Ux為AR1=AR4=/AR,R01、R02、R03、R04分別為無載荷時應(yīng)變片的初始電阻,AR為應(yīng)變片的電阻變化值,為彈性元件的泊松比2.稱重傳感器承受載荷時,應(yīng)變片R1、R4被拉伸,阻值增大;應(yīng)變片R2、R3被壓縮,阻值減少。將式(2)代入,有由與電子地上衡輸出呈非線性關(guān)系,因此,需要進(jìn)行非線性誤差補(bǔ)償。
實(shí)際應(yīng)用中,為了獲得*的稱重結(jié)果,電子地上衡應(yīng)具備非線性補(bǔ)償功能,即需要對式(9)*示的稱重傳感器模型由式(9)可知,稱重傳感器的電橋輸出與承受的載荷力Fx(理想情況下為被測物體的重量)成非線性關(guān)系,F,越大,稱重傳感器的非線性關(guān)系越明顯,誤差越大。
秤盤機(jī)械結(jié)構(gòu)的非線性誤差理想情況下,秤盤將被測物體的重量不失真地加載在稱重傳感器上,即實(shí)際上,由于受機(jī)械加工*度、材料剛度、結(jié)構(gòu)件之間摩擦等因素影響,進(jìn)行現(xiàn)場測試獲得的檢測結(jié)果。由表可知,電子地上衡補(bǔ)償后的zui大誤差(0~100g范圍內(nèi)為范圍內(nèi)為-0.12g,400~1000g范圍內(nèi)為-0.2g),均小于0G555-1996非自動秤通用檢定規(guī)程規(guī)定的中級秤允許誤差。
表1電子地上衡線性度檢測結(jié)果4結(jié)論電子地上衡受稱重傳感器、秤盤機(jī)械結(jié)構(gòu)等非線性因素影響,其輸入與輸出成非線性關(guān)系,影響了稱重結(jié)果的*度。本文利用RBFNN構(gòu)建了電子地上衡非線性誤差補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),完成了電子地上衡的非線性校正。實(shí)驗證明,這種方法可以明顯減少電子地上衡非線性誤差,提*稱重結(jié)果*度。