基于PSO-LSSVM的水分仪称重传感器非线性补偿研究.pdf

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1、第３８卷第３期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ３２０１７年３月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｒ．２０１７基于ＰＳＯＬＳＳＶＭ的水分仪称重传感器非线性补偿研究１１２１邱伟，唐求，林海军，邵霞（１．湖南大学电气与信息工程学院长沙４１００８２；２．湖南师范大学工学院长沙４１００８１）摘要：水分仪称重传感器的输出与待烘干物重量存在一定的非线性关系，且烘干失重法对传感器工作环境温度影响也会造成称重传感器输出的非线性变化。在分析传统应片式传感器非线性输出的产生机理基础上，提出一种基于变异粒子群最小二乘支持向量

2、机（ＰＳＯＬＳＳＶＭ）的新型称重传感器非线性补偿方案：首先采用噪声协方差可变的卡尔曼滤波算法对称重传感器输出数据进行滤波，减小噪声的影响；再将滤波后的数值与环境温度值作为回归参量，建立基于ＬＳＳＶＭ算法的水分仪称重模型；利用变异ＰＳＯ算法对模型进行参数寻优。实验表明，在２２０ｇ／０．００１ｇ水分仪中采用本方法对传感器输出进行非线性补偿后，称量精度明显优于国家检定规程标准；此外，该方法满足在小训练样本条件下，具有很好的泛化性。关键词：应片式传感器；非线性补偿；温度影响；最小二乘支持向量机；粒子群＋中图分类号：ＴＨ７１５．１１６文献标识码：Ａ国家标

3、准学科分类代码：５１０．４０Ｓｔｕｄｙｏｎｗｅｉｇｈｉｎｇｓｅｎｓｏｒ’ｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎＰＳＯＬＳＳＶＭ１１２１ＱｉｕＷｅｉ，ＴａｎｇＱｉｕ，ＬｉｎＨａｉｊｕｎ，ＳｈａｏＸｉａ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２，Ｃｈｉｎａ；２．ＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅ，ＨｕｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８１，

4、Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｉｓａｎｏｎｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔｏｆｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｗｅｉｇｈｉｎｇｓｅｎｓｏｒａｎｄｔｈｅｗｅｉｇｈｔｏｆｄｒｙｉｎｇｏｂｊｅｃｔｓ，ａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｗｉｌｌａｌｓｏｍａｋｅｓｅｎｓｏｒｓ’ｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｕｔｐｕｔｆｏｒｔｈｅｌｏｓｓｏｎｄｒｙｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ａｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｕｔｐｕｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｔｒａ

5、ｉｎｇａｕｇｅｓｅｎｓｏｒ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｅｗｗｅｉｇｈｉｎｇｓｅｎｓｏｒ’ｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅ（ＬＳＳＶＭ）ａｎｄｍｕｔａｔｅｄｍｏｄｉｆｉｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＰＳＯ）．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｕｓｅｓｎｏｉｓｅｃｏｖａｒｉａｎｃｅｖａｒｉａｂｌｅｋａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｆｉｌｔｅｒｄａｔａｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｎｏｉｓｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ．

6、Ｔｈｅｎ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓａｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎＬＳＳＶＭｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｆｉｌｔｅｒｅｄｄａｔａａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｍｕｔａｔｅｄＰＳＯａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅ２２０ｇ／０．００１ｇｍｏｉｓｔｕｒｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｎ

7、ａｔｉｏｎａｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈｓｍａｌｌｓａｍｐｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅｓｅｎｓｏｒ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ；ｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅｓ（ＬＳＳＶＭ）；ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＰＳＯ）传感器由４个粘贴在弹性体上的电阻应变片组成，当有１引言物体加

8、载时，应变片的栅丝变化导致电阻变化，从而改变［３］传感器的输出电压。水分仪称重传感器的输出与待烘水分仪称重传感器通常采用应片式传感器结构