公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的研究.pdf

1、交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展無疑對(duì)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了積極的推動(dòng)作用，但是號(hào)稱公路隱形殺手的營運(yùn)車輛超載現(xiàn)象屢禁不止，其危害是多方面的：加速損壞公路路面，增加公路養(yǎng)護(hù)成本；使國家稅費(fèi)大量流失；造成交通事故頻繁發(fā)生；嚴(yán)重的環(huán)境污染；加速車輛的損壞。因此加強(qiáng)公路運(yùn)輸?shù)墓芾?、保障行車安全等問題也顯得日趨重要。車輛動(dòng)態(tài)稱重，即在非停車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的稱重，與停車狀態(tài)下的靜態(tài)稱重相比，其主要特點(diǎn)是節(jié)省時(shí)間，效率高，使得稱重時(shí)不至于造成對(duì)正常交通的干擾。汽車動(dòng)態(tài)稱

2、重是加強(qiáng)公路超限運(yùn)輸、強(qiáng)制實(shí)施超限法規(guī)等管理現(xiàn)代化、科學(xué)化的技術(shù)條件。動(dòng)態(tài)車輛稱重系統(tǒng)的研究對(duì)于保護(hù)公路的正常使用有著重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)價(jià)值。就汽車動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)而言，動(dòng)態(tài)稱量精度、汽車的通過速度是其性能指標(biāo)中最重要的，它標(biāo)志著汽車動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的技術(shù)水平的高低。目前較為流行的是軸重稱量——軸重儀，即分別測(cè)出車輛各軸軸荷，再由測(cè)試系統(tǒng)計(jì)算出整車重量。在靜態(tài)稱重時(shí)，車輛的輪胎平穩(wěn)的作用于軸重儀稱臺(tái)上除真實(shí)軸重外，無任何其它外力干擾。因此可以

3、實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。 本文在分析參考了幾種方法以后，提出了一種FIR數(shù)字濾波方法，這種方法具有濾波效果好濾波參數(shù)修改方便而且容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。由于FIR算法的運(yùn)算量比較大，如果單純用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)很難做到實(shí)時(shí)處理，所以我們用DSP來實(shí)現(xiàn)FIR算法，單片機(jī)用來做一些輔助工作。 第一部分分析了汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和動(dòng)力特性。從稱重本體出發(fā)分析了汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和動(dòng)力特性。動(dòng)態(tài)稱重時(shí)，車輛以一定速度通過軸重稱量平臺(tái)，作用在平臺(tái)上的力除真實(shí)軸重

4、外，還有許多因素產(chǎn)生的干擾力，真實(shí)軸重被淹沒在各種干擾力中，給動(dòng)態(tài)稱重實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量造成很大困難。本文就所存在的干擾進(jìn)行整理、分析綜合，從動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的整體角度探討能減小或消除這些干擾力影響程度的措施和測(cè)試方式，無疑有助于高精度動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)的進(jìn)步及測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展。 第二部分講述了硬件設(shè)計(jì)的原理及其實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)的介紹了各硬件的組成部分。DSP完成數(shù)字濾波，算法速度快，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。由于需要進(jìn)行顯示和與上位機(jī)通訊，所以也采用了單片

5、機(jī)，它具有使用簡單價(jià)格低廉通用性好等特點(diǎn)。這樣就有效的分擔(dān)了DSP的負(fù)擔(dān)(其實(shí)DSP也可以實(shí)現(xiàn)這些功能)，而且編程容易。文章還詳細(xì)的介紹了放大濾波電路的設(shè)計(jì)原理及具體實(shí)現(xiàn)電路。為了將模擬量變成DSP和單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字量，所以必須有A/D轉(zhuǎn)換電路。為了保證轉(zhuǎn)換速度和精度故而選用高速模數(shù)變換器AD7714。在設(shè)計(jì)中還做了RS232通訊電路，這樣可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊，有利于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。 第三部分講述了數(shù)據(jù)處理算法其FIR算法的實(shí)

6、現(xiàn)，描述了FIR算法的原理，給出了具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖和簡單的實(shí)現(xiàn)程序。在這一部分還重點(diǎn)講述了FIR算法的基本原理并且給出了試驗(yàn)結(jié)果，推導(dǎo)了其中所有的重要公式，并且對(duì)幾種窗函數(shù)做了比較，闡明了加窗函數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。在這里還給出了實(shí)現(xiàn)FIR算法的結(jié)構(gòu)圖。在第五章先介紹了幾種常用濾波窗函數(shù)的特點(diǎn)，文中建立了稱重系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并通過數(shù)學(xué)模型推出了系統(tǒng)振動(dòng)表達(dá)式，確定了系統(tǒng)信號(hào)處理的主要噪聲模型。系統(tǒng)采用數(shù)字濾波系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)處理，利用窗函數(shù)作為濾波