电动轮汽车自动称重信号的检测与估计.pdf

++
第矿业研究与开发()∗#),

+
!∀#∀#∃%&∋−./0

电动轮汽车自动称重信号的检测与估计

陈忠义
1长沙矿山研究院2

·
摘要实现电动轮汽车运输现代化定量管理的关键是称重的自动化。
对于一个良好的称重信号处理系统来说,不仅应能准确计童,而且还应
能在复杂环境下可靠运行。本文从信号的检测和估计两个方面讨论了受

,
到严重干扰的称重信号的处理问题介绍了最小错误概率检3+4和最小均
方误差估计的设计思怒及其实现方法。
关键词电动轮汽车称重信号检浏估计

。,
电动轮汽车是大型露天矿的主要运输设备为了提高管理水平和设备效率对其实现
全部自动化称重是很重要的一环。由于要求称重过程无需司机任何干预,这就需要称重信
号有一个良好的处理系统,并采取一些与传统方法不同的信号处理技术加以保证。

。
普通汽车中,利用钢板弹簧结构将车厢的载荷传递到轮轴上然而在大型车辆中,大
都采用充有可压缩介质的缸体悬挂结构来传递车厢的载荷。因此,在前后左右四个悬挂缸
上安装压力传感器,就可以得到所需的称重信号。本文所要讨论的信号,正是由这样的传
感器产生的。

一
电动轮汽车自动称重信号的主要特点

就称重而言,电动轮汽车的一个工作循环可以分成四个阶段5装矿、运矿、卸矿和回
返。根据操作规定,装载时车辆应该是停止的,且装满响铃后才允许开走。落料时,压力
传感器受到很大的冲击力,车身也剧烈振动。有时电铲司机操作不慎,还可能将整个铲斗
都压到车厢上。但从整体上看,装载阶段的载荷信号基本上是一个阶梯增高的直流电平。满
载后,载荷信号处于较高的直流电平。运矿阶段由于路面颠簸、坡度、倾斜等因素影响,载

。
荷信号有较强的起伏变化卸
1试已。
矿,,前后
阶段随着车厢的举升重重载掌子面
心逐渐后移,同时司机也会短
前均
,
促驱动车子来帮助卸矿因而后均
电平变化比较复杂。卸载后,传
感器发来的载荷信号应该具有

。∃
较小的电平期望值但由于司!∀#!%&∋
机急于驱车返回,往往车厢还图(重载颠簸路面上的一段波形

·
没有降落到位,车辆就开动前缸每毫米波形高一#)∗+,众&−后缸每毫米波形高一##∗+∀%&−
矿业研究与开发第卷

。。
了以后一路颠簸,到达装载地点后,往往车子还没有停妥,第一铲矿就落下来了所以
空车自重信号的电平没有一个能确切地平稳表现出来的机会。我们曾用光线示波器对各缸
传感器的波形进行连续的拍摄记录,情况与前述一致。图给出了重载颠簸路面上的一段波
形,表是其相应的一些数字特征。

表重载掌子面一段波形的数字特征

++++++++++++++++
前悬6768,,9666:,,,66;7,97668676;67

++++++++++++++++
后悬,;666,,9,:;6,6,,,8:,666,66,;6;,6;,8:

++
++++++++++++++
前<后8,;6,:97;679,8:867:86::,87,,7886

+++
前悬均值6:6;后悬均值,81前<后2均值7的:7

+++
前悬方差1。若一29,87:后悬方差1。蕊一298:9;1前<后2方差1。蕊一529;,7:

上述情况表明,载荷信号中对称重有用的是二位式的幅度信号1空车电平期望值和满

。
载电平期望值2由于受到客观环境的干扰以及种种人为因素的影响,这个信号具有随机性,

。。
必须加以统计处理此外,装运过程虽是循环进行,但四个阶段的具体时间是不确定的通
常,装矿时运距较长,一个来回要十几分钟以上。而装废石时运距较短,有时几分钟就可

。
来回为了尽量提高工作效率,自动称重系统必须在原有的正常作业时间内完成而不占用
额外的时间。

。
在自动称重系统中必需解决两个问题5一是精确称重,二是自动进行即信号的检测

,
和估计问题对信号检测来说主要有三项任务51∗2检测卸载1或空车状态2=162检测开

。
始加载=1,2检测满载对信号估计来说主要是两项任务51∗2估计空车电平=162估计

。
重车电平信号能进行估计的前提是检测到信号,而检测的根本目的还是为了估计,两者
是紧密相连的。特别在本系统中,检测对象是载荷信号中电平的变化,而估计的对象是载
荷信号中的电平值,实际上两者处理的是同一个物理对象,但检测和估计的侧重点各有不
同,设计时依据的原则也就不同,因此把它们分为两个问题是比较有利的。

6信号最佳检测原则及其应用

任何系统,无论考虑多么周密,总还是有可能在没有信号时把干扰当信号,而有信号
出现时却又把它漏掉。一个理想的信号处理器应当在信号出现时使检测到信号的概率最大,

。
而在没有信号时把干扰误差认为信号的概率最小但实际中这两种概率