本文關(guān)鍵詞：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的裝載機(jī)載重量檢測研究

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【摘要】：裝載機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于施工作業(yè)的機(jī)械設(shè)備,具有裝、卸施工物料的功能。為提高作業(yè)效率、降低運(yùn)輸成本,現(xiàn)場需要獲得裝載機(jī)裝載的物料質(zhì)量�，F(xiàn)有的裝載機(jī)稱重設(shè)備,在設(shè)計之初就假定裝載機(jī)工作過程是勻速升舉物料的。本文針對工業(yè)使用的裝載機(jī),設(shè)計了非勻速裝載時的稱重系統(tǒng),不需增加傳感器數(shù)量就能滿足精度需求,還可以不改變裝載機(jī)原有的工作流程,適應(yīng)一定的惡劣環(huán)境。首先,本文通過分析裝載機(jī)的工作過程,明確裝載機(jī)鏟斗運(yùn)動的原因是液壓缸輸出壓力。分析了裝載機(jī)動臂舉升鏟斗過程的力學(xué)特性,建立了鏟斗運(yùn)動過程中液壓缸輸出壓力與鏟斗運(yùn)動過程參數(shù)的關(guān)系,得到載重質(zhì)量與油壓關(guān)系的非線性、含不確定因素的稱重物理模型。因此本文提出通過基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的載重檢測算法,獲得液壓缸輸出壓力和載重質(zhì)量的近似關(guān)系,實現(xiàn)通過檢測液壓缸輸出壓力,計算載重質(zhì)量的功能。并通過仿真實驗證明,本文所使用的載重檢測算法能夠近似替代輸出壓力和載重質(zhì)量的關(guān)系。其次,本文設(shè)計開發(fā)了嵌入式稱重系統(tǒng),實現(xiàn)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的載重檢測算法。該系統(tǒng)主要包括：基于集成運(yùn)算放大器LM324、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7888的信號處理模塊,用于調(diào)理輸入信號：基于STM32的控制運(yùn)算模塊,用于控制各模塊功能及實現(xiàn)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的載重檢測算法,測量載重質(zhì)量；基于液晶模塊、矩陣鍵盤的人機(jī)交互模塊,用于顯示稱重結(jié)果等信息及接收用戶指令輸入：基于AMS1117-3.3、X7805的電源模塊,用于向各模塊供電。最后,通過基于ZL50CN型裝載機(jī)的測試實驗,驗證了本文設(shè)計的稱重系統(tǒng)能夠適應(yīng)非勻速的稱重過程,滿足現(xiàn)場精度要求。
【關(guān)鍵詞】：裝載機(jī) 機(jī)器學(xué)習(xí) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 載重測量
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH243;TP18
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1. 引言12-20
• 1.1 項目研究背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容17-20
• 2 載重測量原理研究及測量方法實現(xiàn)方案20-26
• 2.1 載重測量原理研究20-23
• 2.1.1 液壓缸工作原理分析20
• 2.1.2 升舉載重過程研究20-23
• 2.2 稱重物理模型分析及測量方法實現(xiàn)方案23-26
• 2.2.1 稱重物理模型分析23-24
• 2.2.2 測量方法及實現(xiàn)方案24-26
• 3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的載重檢測算法研究及應(yīng)用26-50
• 3.1 深度學(xué)習(xí)算法研究26-36
• 3.1.1 機(jī)器學(xué)習(xí)26-27
• 3.1.2 感知器和反向傳遞算法研究27-32
• 3.1.3 稀疏自編碼器研究32-34
• 3.1.4 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練方法34-36
• 3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算載重質(zhì)量功能驗證及參數(shù)分析36-43
• 3.2.1 基于數(shù)值實驗的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算載重質(zhì)量功能驗證36-41
• 3.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)整定41-43
• 3.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的載重檢測算法應(yīng)用43-50
• 3.3.1 載重檢測算法的訓(xùn)練44-46
• 3.3.2 載重檢測算法的訓(xùn)練的編程應(yīng)用46-50
• 4 基于STM32的嵌入式稱重系統(tǒng)硬件設(shè)計50-64
• 4.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計50-51
• 4.1.1 稱重系統(tǒng)功能分析50-51
• 4.1.2 稱重系統(tǒng)硬件組成51
• 4.2 傳感器選型51-54
• 4.2.1 油壓模塊的選型52
• 4.2.2 霍爾傳感器的選型52-53
• 4.2.3 傳感器接線設(shè)計53-54
• 4.3 信號處理模塊設(shè)計54-57
• 4.3.1 運(yùn)算放大電路實現(xiàn)54-56
• 4.3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)電路56-57
• 4.4 嵌入式控制運(yùn)算模塊設(shè)計57-60
• 4.4.1 控制模塊功能分析57-58
• 4.4.2 STM32電路設(shè)計58-60
• 4.5 人機(jī)交互模塊實現(xiàn)60-62
• 4.5.1 點陣液晶模塊接口設(shè)計60-61
• 4.5.2 矩陣鍵盤61-62
• 4.6 電源模塊設(shè)計62-64
• 5 基于MDK的稱重系統(tǒng)軟件設(shè)計64-78
• 5.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計64-67
• 5.1.1 控制程序功能分析及整體流程圖64-65
• 5.1.2 STM32編程思想65-67
• 5.2 功能模塊驅(qū)動程序編寫67-74
• 5.2.1 AD7888驅(qū)動程序編寫67-69
• 5.2.2 液晶顯示驅(qū)動程序編寫69-72
• 5.2.3 矩陣鍵盤驅(qū)動程序編寫72-74
• 5.3 稱重系統(tǒng)管理程序編寫74-78
• 5.3.1 界面管理程序編寫74-77
• 5.3.2 數(shù)據(jù)處理程序編寫77-78
• 6 稱重系統(tǒng)的運(yùn)行實驗及數(shù)據(jù)分析78-88
• 6.1 稱重系統(tǒng)實物展示78-79
• 6.2 稱重系統(tǒng)運(yùn)行實驗及誤差分析79-88
• 6.2.1 稱重系統(tǒng)運(yùn)行實驗79-84
• 6.2.2 實驗結(jié)果及誤差分析84-88
• 7 結(jié)論88-90
• 7.1 結(jié)論88
• 7.2 展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-92
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學(xué)位期間取得的研究成果92-96
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集96

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