车辆动态称重系统数据采集与处理的研究

论文摘要

高速公路动态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。随着公路运输工业生产和商业贸易的不断发展,对公路车辆进行动态称重的要求越来越严格。动态称重是加强超限运输、强制实施超限法规等管理现代化、科学化的技术条件。动态称重精度是一个至关重要的指标,数据的采集与处理是一个非常重要的环节,故本文研究了车辆动态称重的数据的采集与处理。本文首先根据动态称重的普遍特点,建立了动态称重系统的数学模型,其中主要对振动产生的原因、振动的载荷形式以及车辆动态轴重信号的频率分布等问题进行了详细的分析,得出影响动态称重精度的因素。其次,本文根据影响动态称重精度的因素,选择轴载、速度、加速度等作为所要采集的数据,对称重系统进行整体的设计,其中包括：设计整体的动态称重方案,对各个称重模块进行了布置；设计数据采集系统；根据传感器的性能及称重精度的需要,.选择合适称重传感器；设计数据预处理模块。再次,本文以实际例子比较了较新的数据处理方法：二分梯形法、参数估计法和人工神经网络算法。由于三层BP神经网络在计算精度上明显优于其它算法,选择三层BP网络作为处理数据的方法,并使用MATLAB软件对所做数据进行进一步仿真。为提高计算精度和运行速度,在三层BP网络算法中添加自适应学习速率方法和附加动量法进行进一步改进,对计算结果进行比较,证明算法改进后精度和速度均明显提高。最后,对称重系统的管理软件进行设计,建立了数据采集模块、数据处理模块、建立数据库模块和查询数据库模块,实现数据显示、软控制平台、报警显示的功能。并且对SQL数据库管理进行设计,建立友好人机界面。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 汽车动态称重系统构成
• 1.3 国内外研究的状况
• 1.3.1 国外汽车动态称重研究的状况
• 1.3.2 国内动态称重研究的状况
• 1.4 动态称重系统的数据处理方法介绍
• 1.5 汽车动态称重的有关规范
• 1.6 动态称重研究方向和方法
• 1.6.1 汽车动态称重研究所要解决的问题
• 1.6.2 本文研究的内容和方法
• 第2章 汽车运动状态和动态特性分析
• 2.1 汽车整体运动分析
• 2.2 汽车轴载分析
• 2.3 汽车振动分析
• 2.3.1 汽车振动原因分析
• 2.3.2 汽车振动载荷分析
• 2.4 称重系统的数学模型
• 2.5 常见动态干扰因素分析
• 第3章 车辆动态称重总体设计
• 3.1 动态称重的整体方案设计
• 3.1.1 动态称重系统的设计原则
• 3.1.2 动态称重系统类型的选择
• 3.1.3 动态称重系统构成与功能单元设计
• 3.1.4 采集数据的方式选择
• 3.2 数据采集系统的设计
• 3.2.1 数据采集段的选取
• 3.2.2 数据采集板的工作原理
• 3.2.3 数据采集方式的选择
• 3.2.4 数据采集板的控制软件
• 3.2.5 数据采集板通道数和精度的选择
• 3.2.6 采集板选用
• 3.2.7 数据采集程序设计
• 3.3 数据采集传感器的原理与选择
• 3.3.1 称重传感器的参数选择
• 3.3.2 称重传感器的结构类型和主要技术参数
• 3.4 数据预处理模块的设计
• 3.4.1 动态称重系统的静态标定与非线性校正
• 3.4.2 标度变换
• 3.4.3 数字滤波
• 第4章 基于神经网络的数据处理算法仿真
• 4.1 神经网络算法与其它数据处理方法比较
• 4.1.1 二分梯形法
• 4.1.2 参数估计法
• 4.1.3 神经网络应用方向和特点
• 4.2 称重数据处理和BP神经网络
• 4.2.1 BP网络的神经元模型
• 4.2.2 BP网络的基本思想及拓扑结构
• 4.2.3 BP网络算法理论推导
• 4.2.4 BP算法具体步骤及流程
• 4.3 神经网络数据处理方法在MATLAB7的实现
• 4.3.1 网络参数及样本的选择
• 4.3.2 BP算法存在的问题及算法改进
• 4.3.3 BP算法的改进及实现
• 4.3.4 BP网络改进前后结果对比
• 第5章 管理软件及数据库的设计
• 5.1 软件的设计
• 5.1.1 软件设计原则
• 5.1.2 软件模块
• 5.1.3 动态称重系统软件功能及函数介绍
• 5.2 数据通讯
• 5.3 数据管理
• 5.3.1 数据库概念的介绍
• 5.3.2 SQL数据库语言
• 5.3.3 VC++6.0对数据库的访问
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢