基于RBFNN的称重传感器温度误差补偿.pdf

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1、2011年第3O卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)39基于RBFNN的称重传感器温度误差补偿杨进宝，倪芳英，张建军(湖南师范大学工学院。湖南长沙410081)摘要：称重传感器存在因环境温度不同导致的非线性误差，需要进行补偿。阐述了称重传感器的温度误差机理，提出了一种基于径向基函数神经网络(RBFNN)的称重传感器温度误差补偿方法，并给出了训练算法。采用该方法，利用量程为100kg的称重传感器，在0-60℃范围内进行温度误差补偿实验。实验表明：采用这种方法补偿后，称重传感器温度误差大大减少，提高了称重准

2、确度。关键词：称重传感器；温度误差；补偿；径向基函数神经网络中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000--9787(2011)06-0039-03TemperatureerrorcompensationforloadcellbasedonRBFNNYANGJin-bao，NIFang—ying，ZHANGJian-jun(PolytechnicCollege，HunanNormalUniversity，Changsha410081，China)Abstract：Loadcellhasnonlinearerrorbecauseofdifierentamb

3、ienttemperatureinwork．anditisnecessarytocompensate．Theprincipleoftemperatureerrorofloadcellisillustrated，andamethodforcompensatingthiserrorbasedonradialbasisfunctionneuralnetwork(RBFNN)isproposed．ThetrainingalgorithmofRBFNNisdescribed．Usingthisproposedtemperatureerrorcompensationmetho

4、dandtheloadcellwhichtheweighingrangeis100kg．theexperimentsareimplementedunder0—6O℃．Theresultsshowthattemperatureerrorsofloadcellaredecreased，anditsweighingaccuracyisincreased．Keywords：loadcell；temperatureerror；compensation；radialbasisfunctionneuralnetwork0引言分别粘贴在弹性体上，组成惠斯登电桥。温度是影响称重传感

5、器性能的主要因素之一，将导致称重结果非线性误差，从而影响称重结果的稳定性与准确性J，因此，必须进行温度补偿。选择优良的箔材_lJ，设计恰当的硬件补偿电路J，能够减少称重传感器因温度导致的称量结果误差，但其电路复杂，且补偿效果差。径向基函数神经网络(RBFNN)具有很强的逼近非线图1称重传感器称重原理图性函数和自学习功能，收敛速度快、鲁棒性好，无局部极小Fig1Principleofloadcell设4只应变计的电阻分别为R，，，，电桥电源点，已广泛应用于系统建模、非线性校正与补偿、函数逼近电压为，则电桥输出电压为等。。因此，本文提出了一种基于RBFNN的称重传感器

6、温度误差补偿方法，利用RBFNN良好的逼近非线性函数(一)．㈩性能，建立温度误差补偿模型，以获得良好的补偿效果。称重传感器工作时，应变计的电阻发生改变，变化量分1称重传感器温度误差别为AR(i=1，2，3，4)，设应变计的标准电阻(即空载时理图1为电阻应变式称重传感器原理图。应变计R一R4想电阻)为R，则式(1)改为R+AR4R+AR22R+AR4+AR32R+△R2+AR1)／=(＼4R2+2R(AR1+AR2+AR3+AR4)+(AR1+等AR2)(AR3+AR4)us一收稿日期：2011_046基金项目：湖南省教育厅科学研究计划资助项目(10C0924)传感

7、器与微系统第3O卷实际上，应变计电阻R(i=1，2，3，4)是被测载荷产生三层网络，其网络模型如图3所示。图中的机械形变s和环境温度的函数，即g(F，)=6+∑wjhj=∑wjhj=日，(9)R，T)，(3)J1』u式中隐含层神经元的个数n可由实验确定；W为RBF神ARi=[()rAs~+(觌经网络的权矢量，w=[W。，W，W。，⋯，Wr，其中，W。=1；日=(Ki△s+orAT)R，(4)为径向基函数矢量，H=[h。，h，h，⋯，hr，其中，ho=6；b式中K为应变计的灵敏度系数，Ol为应变计敏感栅电阻为输出层偏置值。的温度系数。应变计粘贴在弹性体上，其机械形变

8、的变化量△