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UDJ-50kg 称重传感器基于算法优化的瞬态误差控制方案

发布日期:2025-09-18 10:42    点击次数:99

通过软件算法优化,可在不改变硬件结构的前提下,显著降低瞬态误差,核心算法包括自适应滤波、卡尔曼滤波、冲击补偿三类:

1. 自适应滤波算法:实时匹配动态场景

传统固定参数滤波器(如低通滤波器)无法兼顾 “响应速度” 与 “滤波效果”—— 截止频率过高则滤波不彻底,过低则响应滞后。自适应滤波算法可通过实时分析信号特性,动态调整滤波参数:

信号频率检测:通过快速傅里叶变换(FFT)分析称重信号的频率成分,区分 “有用重量信号”(如分拣线包裹重量变化频率 0.5-2Hz)与 “干扰信号”(如电机振动 25Hz);

滤波参数动态调整:若检测到干扰频率为 25Hz,自动将低通滤波器截止频率设为 5Hz,过滤高频振动;若检测到重量信号变化频率提升至 5Hz(如包裹速度加快),则将截止频率调整为 10Hz,确保响应速度;

应用案例:某电商分拣中心采用自适应滤波后,动态称重响应时间从 80ms 降至 40ms,振动干扰导致的波动从 0.8% FS 降至 0.2% FS,分拣精度提升 15%。

2. 卡尔曼滤波算法:抑制随机冲击干扰

针对随机冲击与噪声干扰(如物流包裹大小不一导致的冲击差异),卡尔曼滤波通过 “预测 - 更新” 循环,实时修正测量值:

状态预测:基于前一时刻的重量值与变化率,预测当前时刻的理论重量值,建立状态方程:X(k|k-1) = A*X(k-1|k-1) + B*U(k-1),其中 A 为状态转移矩阵,B 为控制矩阵;

测量更新:将当前时刻的实际测量值与预测值对比,通过卡尔曼增益(K (k))修正预测误差,更新最优重量值:X(k|k) = X(k|k-1) + K(k)*(Z(k) - H*X(k|k-1)),其中 Z (k) 为测量值,H 为观测矩阵;

优势验证:某快递分拣线在包裹冲击负载场景下,未使用卡尔曼滤波时瞬态误差 1.2% FS,使用后误差降至 0.3% FS,且重量信号恢复稳定时间从 100ms 缩短至 50ms。

3. 冲击补偿算法:修正峰值超调误差

针对物料冲击导致的超调误差,通过检测冲击信号特征,加入补偿系数修正:

冲击信号识别:通过检测重量信号的上升沿斜率(如斜率>0.5kg/ms 判定为冲击)与峰值持续时间(如<50ms 判定为瞬时冲击),区分 “冲击载荷” 与 “稳定载荷”;

补偿系数计算:基于冲击峰值与稳定重量的差值(如冲击峰值 18kg,稳定重量 10kg,差值 8kg),结合冲击持续时间,计算补偿系数(如 0.4),修正公式为:修正后重量 = 测量值 - 差值*补偿系数;

动态调整补偿:根据不同冲击强度(如落差 30cm 与 50cm 的冲击),建立补偿系数数据库,实时调用匹配的系数,确保补偿精度。某矿山皮带秤采用该算法后,冲击超调误差从 8% FS 降至 1.5% FS,满足矿石动态计量要求。

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