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基于改进的巴特活斯滤波方法的色母机控制系统设计与实现
发布日期:2016-06-21 10:25:12

在实践中,人们往往将构建自动控制方案的重点放在了调节与控制方法的探讨上,而忽略了对传感器信号质量的关注。但实践经验告诉我们,要达到理想的控制效果,传感器信号的分辨率至少是控制精度要求的十倍或以上,这足以体现保障传感器信号质量的重要性和必要性。
   目前,称重传感器被广泛的应用于工业过程控制之中,它已经成为制造供应链、进出口贸易和智能配送管理等领域不可或缺的一部分。然而在实际应用中存在电磁信号干扰、机械振动和其他不确定性因素,使得称重传感器信号总是混杂有大量的外部噪声,对信号的真实性造成了很大干扰。因此,必须采取有效措施来消除噪声。
   现在国内大多数电子衡器生产厂家采用一阶惯性滤波或者滑动均值滤波来消除噪声影响,这在一定程度上减弱了噪声干扰,但是在某些称重精度要求比较高的场合,比如塑料、包装行业的色母机,这两种滤波方式已经不能满足现代技术要求。因此,本课题的选取具有较强的现实意义。
   本文首先介绍了称量技术的历史背景以及它的国内外现状和未来发展方向,选取了几种常见的称重传感器并对它们的工作原理和应用场合进行了简单描述;之后,本文重点讲述了常用数字滤波器的设计,包括有限冲激响应滤波器、无限冲激响应滤波器和卡尔曼滤波器,并对它们的滤波效果进行了仿真实验;接着,本文对具体的称重传感器项目(色母机)进行了完整的系统设计描述,首先是对色母机的基本工艺及其工作原理进行了阐述,并针对色母机控制区进行了软硬件的配置;然后编写上述几种数字滤波器的程序并依次下载到色母机项目中,并对它们的静态滤波效果和动态响应速度进行了详细比较,最终我们选定一种改进的滤波方法即巴特沃斯滤波器与卡尔曼滤波器相结合的滤波方法对色母机称重传感器信号进行数字滤波,这种滤波方法既提高了传感器信号精度又保证了系统响应速度;最后,为使色母机达到良好的控制效果,本文根据操作员现场调试经验并结合模糊控制原理,选择了自适应模糊PID控制算法来改善系统控制精度,并给出了实验结果。
   本文使用改进型的巴特沃斯数字滤波算法,并成功应用于实际工程项目中,实验结果显示色母机称重精度得到极大的提高,体现了数字滤波对改善称重传感器信号质量的重要性。

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