运矿索道动态称重若干问题研究

论文摘要

工业生产和商业贸易的不断发展,产生了对运输工具进行动态称重（Weigh-In-Motion简称WIM）越来越多的需求。与静态称重相比,动态称重技术具有称重迅速、效率高的显著特点,是对大宗散装货物进行快速自动称重计量的有效手段,也是实现运输管理现代化、科学化的技术条件。 目前,虽然电子计量装置已被广泛地应用于车辆、火车等运输工具的动态称重,但应用于其它方面如原矿运输的索道动态计量而言,国内尚无直接可以效法的现成装置。本课题的研究对象来源于生产实际,对运矿索道动态称重系统的以下几个方面问题进行研究,并得到了一些有意义的结论。全文共分为5章。 第一章为绪论,对称重技术在人类生活和社会发展中的作用以及动态称重技术的国内外研究进展进行了归纳和总结,并阐明了本文研究的背景及其意义。 第二章提出了一种全新的悬挂式柔性结构索道动态称重装置,并建立了其数学模型;用现代控制理论中的状态空间理论结合采集数据的实时处理来预测称重的终值,实现动态称重。此方法适用于非零初始条件的动态称重。 第三章完成了数据转换系统的研制,包括前置放大电路、信号放大电路、A/D转换电路以及与计算机的接口电路的设计。 第四章研究了用数字滤波对动态称重信号进行预处理的方法,并编制包括数字滤波、数据采集与处理、运矿量智能管理等功能的应用软件。 第五章应用大型软件ANSYS对系统的关键弹性体——吊钩进行有限元分析,实施了多种方案对其尺寸进行优化设计。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 称重技术在人类生活和社会发展中的作用
• 1.2 动态称重技术的国内外研究概述
• 1.2.1 称重技术的新发展——动态称重
• 1.2.2 电子衡器的发展动态
• 1.2.3 动态称重信号的处理方法
• 1.3 索道概述
• 1.4 本课题研究的工程背景与意义
• 1.5 本文研究的主要工作
• 第二章 动态称重系统动力学分析
• 2.1 称重系统的设计
• 2.1.1 设计要求与总体方案确定
• 2.1.2 称重传感器的选择
• 2.1.3 系统核心弹性元件——吊钩的初步设计
• 2.1.4 索道称重系统电气总成
• 2.2 称重系统数学模型的建立
• 2.2.1 建模
• 2.2.2 系统辨识
• 2.3 称重系统控制算法的确定
• 2.3.1 关于现代控制理论
• 2.3.2 建立系统的状态空间方程
• 2.3.3 离散实际系统状态方程的解
• 2.4 本章小结
• 第三章 数据转换系统
• 3.1 放大电路的设计
• 3.1.1 前置放大电路
• 3.1.2 二次放大电路
• 3.2 模数转换电路的设计
• 3.2.1 采样保持电路
• 3.2.2 四通道模拟信号输入
• 3.3.3 模数转换器
• 3.3.4 单片机和AD574的接口原理
• 3.3 本章小结
• 第四章 动态称重系统的软件实现
• 4.1 数字滤波
• 4.1.1 低通滤波器的设计
• 4.1.2 加权移动平均法
• 4.1.3 莱特准则法消除粗大误差
• 4.2 数据采集与处理软件
• 4.3 运矿量智能管理软件
• 4.4 本章小结
• 第五章 吊钩的优化设计
• 5.1 优化设计的必要性和优化原则
• 5.2 优化方法的选择
• 5.2.1 借助于计算机辅助的设计（优化）方法
• 5.2.2 有限元法和ANSYS简介
• 5.3 利用ANSYS对吊钩的尺寸优化设计
• 5.3.1 对模型的简化
• 5.3.2 对原有吊钩进行ANSYS分析
• 5.3.3 第一个优化的吊钩及其有限元分析（方案一）
• 5.3.4 其他优化方案及其有限元分析
• 5.4 综合分析及结果
• 5.5 本章小结
• 全文结论
• 参考文献
• 致谢