基于ARM的轮式装载机动态称重系统的设计与研究

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1、密级：公开!工学硕士学位论文基于ARM的轮式装载机动态称重系统的设计与研究DynamicWeighingofWheelLoaderBasedonARMSystemDesignandResearch培养单位：电气与电子工程学院专业：电力电子与电力传动研究生：袁丁指导教师：王小平教授二○一八年三月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其

2、它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)

3、作者签名：日期：导师签名：日期：摘要近年来，由于现代化建筑业、铁路业的迅猛发展，轮式装载机的需求量越来越大，但是传统轮式装载机称重系统面临着驶离称重现场，到装有地磅的地点进行称重的低效率行为，制约了轮式装载机称重的发展。为了能够更好的促进轮式装载机的发展，本文研究了轮式装载机动态称重方面的大量文献，通过比较分析，发现虽然传统轮式装载机通过各个方法都能达到称重的目的，但是称重的过程普遍存在效率低、时间长等缺点，因此轮式装载机的动态称重方面仍需要进一步的研究。本文研究了基于ARM的轮式装载机动态称重

4、系统，通过压力传感器测得的液压缸内油压的压力值间接反映所称物料的重量，在动臂举升过程中，以霍尔传感器固定采样区间，通过建立的轮式装载机动力学模型，实时测量料斗内货物的重量，将该数据显示在LCD液晶屏上。对轮式装载机动态称重系统，主要围绕四方面进行研究：(1)轮式装载机动力学模型的建立。通过分析轮式装载机机械结构，建立了简化的轮式装载机动力学模型，具体包括轮式装载机动臂举升模型、动臂液压缸模型以及固定采样区间内角度计算模型。(2)称重算法的研究。介绍了压力传感器采集到的液压信号的小波包加VMD（变

5、分模态分解）滤波算法以及对滤波处理后信号的最小二乘法非线性拟合以及系数修正。(3)称重系统的软硬件设计。从称重系统所需的功能出发，硬件进行了模块化的设计方案，包括电源模块、信号采集模块、信号调理模块、AD转换模块、液晶以及存储模块。软件设计包括驱动程序以及称重算法程序设计流程。(4)现场称重测试。包括模拟电压采集实验、压力传感器以及霍尔传感器的安装调试、不同砝码的称重测试、LCD显示测试。通过大量的称重数据分析，本称重系统在行进过程中（速度5~10km/h），称重精度达到1%。关键词：轮式装载机

6、；动力学模型；变分模态分解；最小二乘法；非线性拟合；动态称重；AbstractInrecentyears,duetotherapiddevelopmentofthemodernconstructionindustryandtherailwayindustry,thedemandforwheelloadershasbeenincreasing,butthetraditionalwheelloaderweighingsystemisfacingawayfromtheweighingsitetothe

7、placewheretheloadometerisinstalled.Theinefficiencyofweighingweighedonthedevelopmentofintelligentwheelloaders.Inordertobetterpromotethedevelopmentofwheelloaders,thispaperstudiesalargenumberofliteratureonthedynamicweighingofwheelloaders.Throughcomparat

8、iveanalysis,itisfoundthatalthoughtraditionalwheelloaderscanachievethepurposeofweighingthroughvariousmethods,However,theweighingprocesshasthedisadvantagesoflowefficiencyandlongtime.Therefore,thedynamicweighingofthewheelloaderstillneedsfurtherresearch.