基于导数约束的称重传感器非线性误差补偿方法.pdf

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1、第26卷第11期Vol_26No．1l2013年11月NOV．2013MethodforCompensationofLoadCell'sNonlinearErrorBasedonDerivativesConstraintsLINHaijun’，WANGZhenyu，LINYaping，WANGLucai。(1．CollegeofInformationScienceandTechnology，HunanUniversity，Changsha410082，China2．PolytechnicCollegeofHunanNormalUniversity，Changsha41008l，C

2、hina)Abstract：Thenonlinearerroroftheresistancestraingaugeloadcellhasheavynonlinearerror，whichwillleadtothelowaccuracyofweighingresults．Inthispaper，themechanismoftheloadcell’Snonlinearerrorisintroducedandamethodforcompensationontheloadcell’Snonlinearerrorbasedonderivativesconstraintsneuralnetw

3、ork(DCNN)isproposed．Inthismethod，themonotonicallyincreasingcharacteristicofloadcell’Sinput—outputfunctionisusedtoconstructtheconstraintconditionsoftrainingandoptimizingtheerrorcompensationmodelwithneuralnetwork，whichcandecreasethemodel’Sgeneralizationerorbecauseofthelackofitstrainingsamples．O

4、ntheotherhand，themodel’Sperformanceaffectedbythepunishingfactorisdiscussed．Theexperimentalresultsshowthatthenonlinearerorofloadcellwiththisproposedmethodisfarlessthanthatwithoutcompensation，andtheDCNN’SgeneralizationabilityismoreadvantageousthantheDINN(i．e．trainingneuralnetworkbyonlyusingdata

5、samplesandnotanyconstraintcondition)，andtheweighingresultsofloadcellwithDCNNaremoreaccurate．Keywords：loadcell；nonlinearerorcompensation；neuralnetwork；derivativesconstraintsEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2013．11．013基于导数约束的称重传感器非线性误差补偿方法：l=林海军，王震宇，林亚平，汪鲁才(1．湖南大学信息科学与技术学院，长沙410082；2．湖南师范

6、大学工学院，长沙410081)摘要：电阻应变式称重传感器存在严重的非线性误差，直接影响称重结果的准确度。本文首先阐述了称重传感器的非线性误差机理与误差补偿原理，提出了一种基于导数约束的称重传感器非线性误差补偿方法。该方法根据称重传感器输入一输出特性曲线的单调递增性，构造神经网络补偿模型训练的约束条件，完成神经网络优化设计，弥补了因训练样本不足导致的网络泛化误差大的缺陷，同时讨论了惩罚因子对网络性能的影响。实验表明，采用这种基于导数约束神经网络补偿方法(DCNN方法)的称重传感器的非线性误差远小于补偿前的误差；同时当训练样本不足时，DCNN方法比传统训练方法(仅利用数据样本训练神经

7、网络，DINN)具有更好的泛化能力，称重准确度更高。关键词：称重传感器；非线性误差补偿；神经网络；导数约束中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004-1699(2013)11-1537—06电阻应变式称重传感器广泛应用于电子秤、电它主要是由于受到电阻应变片与弹性体本身性能、子分析天平、汽车衡、轨道衡等称重系统，其性能直惠斯登电桥等的影响而产生的。利用补偿电阻接决定了称重系统的优劣¨J。称重传感器将4个电变电桥电压的硬件补偿方法可实现称重传感器非阻应变片粘贴在弹性体上组