CN115876298A - 用于料罐秤称重系统的非替代标定方法 - Google Patents
用于料罐秤称重系统的非替代标定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，所述非替代标定方法包括以下步骤：S1、任意物料量的称重系统，记录当前物料量的位置序号为x；S2、对所述称重系统进行加载确定载荷，获得称重测试数据，记录为W[x]；S3、在不同的物料量下，针对每一个物料量，重复步骤S1至步骤S2的过程m次(m≥2)，获得m组测试数据，记录为W[m]；S4、通过测试数据，求解获得校正方程的参数。本发明降低砝码的重量要求，方便使用并且提高复杂线性特性的称重系统的校正性能。通过多次、多阶段的测试，增加标定加载工作量，降低加载砝码重量，提高标定操作难易程度和减小施加砝码影响。
Description
技术领域
本发明涉及称重系统领域，特别涉及一种用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，特别是针对不方便施加载荷且称重特性复杂的称重系统。
背景技术
在现有技术中，称重系统通过称重标定获得的称重信号与真实重量之间的转换关系实现将称重信号转换为称重重量。称重标定的性能直接通过该转换关系叠加到称重重量，从而影响称重系统的称重性能，所以提高称重标定的性能能够提高称重系统的称重性能。
一些称重系统，例如，带进出料管道的罐体称重系统通常存在以下问题：
一、较难加载确定载荷到系统上或加载确定载荷；
二、加载确定载荷与加载物料使用之间存在称重差异(偏载和形变影响差异)；
三、受管道影响，称重系统线性弯曲复杂，无法使用较大确定加载精确校正。
这些原因导致所述称重系统的称重校正困难或称重校正不精确。
此外，料罐秤不方便进行砝码校正，其主要原因包括：
一、由于罐体的形状特点(圆滚滚的)，导致加载砝码是困难的。
二、砝码重量越大，加载越困难。
三、由于罐体的结构特点(砝码加载位置与称重位置之间存在差异)，既存在砝码加载与物料加载的不等同性，导致标定性能问题。
四、由于罐体的大容量，导致加载确定重量的物料加载也是困难的。
五、由于复杂的罐体结构和输送管道，导致罐体称重性能复杂。
现有逐步替代标定方法能够较佳的满足所述称重系统的称重校正，其通过相对用称重范围较小的确定载荷与物料配合，实现所述称重系统的称重校正。
然而，其需要用物料准确替代确定载荷或用多次替代迭代扩大确定载荷范围，从而导致对确定载荷与物料之间的配合关系有较高要求，并且多次替代迭代扩大确定载荷范围会导致称重误差的累积，进而降低校正的性能。
如果降低确定载荷与物料之间的配合关系要求，并且避免多次迭代扩大确定载荷方式，将提高称重校正方法的方便性和称重校正性能，从而将扩大所述称重系统的适用范围和适用能力，进而提高使用该称重标定方法的称重系统的市场竞争力。
有鉴于此，本申请发明人设计了一种用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，以期克服上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中称重系统的称重校正困难或称重校正不精确等缺陷，提供一种用于料罐秤称重系统的非替代标定方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特点在于，所述非替代标定方法包括以下步骤：
S1、任意物料量的称重系统，记录当前物料量的位置序号为x；
S2、对所述称重系统进行加载确定载荷，获得称重测试数据，记录为W[x]；
S3、在不同的物料量下，针对每一个物料量，重复步骤S1至步骤S2的过程m次(m≥2)，获得m组测试数据，记录为W[m]；
S4、通过测试数据，求解获得校正方程的参数。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S2还包括：
S21、测试所述称重系统的称重信号数据Rzero_x；
S22、向所述称重系统加载确定载荷W_x；
S23、测试加载确定载荷后所述称重系统的称重信号Rspan_x，与称重信号数据Rzero_x形成一组称重数据[W_x,Rzero_x,Rspan_x],简记为W[x]；
S24、重复步骤S21～S23，进行n次(n≥1)加载确定载荷W_x，获得一系列称重测试数据组，[W_x,Rzero_x_0,Rspan_x_0]，[W_x,Rzero_x_1,Rspan_x_1]，…，[W_x,Rzero_x_n,Rspan_x_n],简记为W[n]；
S25、在不同的物料量下，重复所述步骤S21至所述步骤S24的过程m次，获得m组测试数据W[m][n]。
根据本发明的一个实施例，所述的向所述称重系统加载确定载荷W_x还包括：向所述称重系统卸载确定载荷W_x。
根据本发明的一个实施例，所述的向所述称重系统加载确定载荷W_x，其中确定载荷的值为不相等。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S3中不同的物料量为改变加载后的物料量，本次次加载后的物料量在上一次的物料量的基础上增加本次加载的物料量。
根据本发明的一个实施例，所述的本次加载后的物料量在上一次的物料量的基础上增加本次加载的物料量还包括：
本次卸载后的物料量在上一次的物料量的基础上减少本次卸载的物料量。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S4中具体包括以下步骤：
S41、建立称重方程，y＝a·xi+…+b·x+c，其中x为称重信号，a、b、c为校正曲线参数，y为称重重量，i表示方程的阶数(i≥1)；
S42、将加载砝码前的称重方程和加载砝码后的称重方程做差，获得标定方程，D＝a·(Rspani-Rzeroi)+……+b·(Rspan-Rzero)，其中D为称重差值，Rspan为加载确定载荷后的称重信号，Rzero为加载确定载荷前的称重信号；
S43、将测试数据带入所述标定方程，获得测试数据的称重差值方程组；
S44、用确定载荷代替上述称重差值，形成期望方程组；
S45、解期望方程组获得a，…,b的最优解；
S46、将y＝0带入称重方程，获得c参数。
根据本发明的一个实施例，所述称重方程，y＝a·xi+…+b·x+c，该方程为高次方程。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S43中测试数据形成的称重差值方程的个数大于或等于称重方程的校正曲线参数的个数-1，既称重差值方程组是齐次或超定方程组。
根据本发明的一个实施例，所述步骤S45中最优解为期望方程组的最小二乘解。
本发明的积极进步效果在于：
本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法具有如下诸多优势：
一、降低确定载荷与物料之间的配合关系要求，方便使用。
二、对加载的物料无需精确的重量控制，操作方便。降低砝码的重量要求，方便使用并且提高复杂线性特性的称重系统的校正性能。
三、将标定测试作为验证测试，通过称量“小砝码”最准确理念，确保验证测试的称重精度。
四、通过多次、多阶段的测试，增加标定加载工作量，降低加载砝码重量，提高标定操作难易程度和减小施加砝码影响。
五、标定和测量次数的不受限性提高了校正性能和方便使用，从而将扩大所述称重系统的适用范围和适用能力，进而提高使用该称重标定方法的称重系统的市场竞争力。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1为本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法的流程图一。
图2为本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法的流程图二。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。
此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。
此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。
实施例一：
图1为本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法的流程图一。
如图1所示，本发明公开了一种用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其包括以下步骤：
S1、加载任意量的物料到称重系统，记录当前加载位置的序号为x。
此处，任意量的物料是指：每次加载或减少的物料的量是任意的。第二次加载时可以在第一次加载物料的基础上增加物料或者减少物料，第三次可以在第二次的基础上增加或减少物料，并以此类推。
S2、对所述称重系统进行n次加载砝码，获得一系列称重测试数据组，记录为W[x]。
S3、在不同的物料加载重量下，针对每一个物料加载重量，重复步骤S1至步骤S2的过程m次(m≥2)，获得m组测试数据，记录为W[m]。
S4、通过多次测试数据，形成超定方程组，并求解获得校正方程的参数。
优选地，所述步骤S2还包括：S21、测试加载物料后所述称重系统的称重信号数据Rzero_x。
S22、向所述称重系统加载砝码W_x。
S23、测试加载砝码后所述称重系统的称重信号Rspan_x，与称重信号数据Rzero_x形成一组称重数据[W_x,Rzero_x,Rspan_x],简记为W[x]。
S24、重复步骤S21～S23，进行n次(n≥1)加载砝码W_x，获得一系列称重测试数据组，[W_x,Rzero_x_0,Rspan_x_0]，[W_x,Rzero_x_1,Rspan_x_1]，…，[W_x,Rzero_x_n,Rspan_x_n],简记为W[n]。
S25、在不同的物料加载重量下，重复所述步骤S21至所述步骤S24的过程m次，获得m组测试数据W[m][n]。
所述步骤S25中不同的物料加载重量为改变加载的物料重量，每一次加载的物料重量在上一次加载的物料重量的基础上增加或减少。
例如，不同的物料加载可以依次为25％物料加载，50％物料加载，75％物料加载及100％物料加载。当然此处仅为举例，不同的加载可以为多种形式，可以是有规律的增加或减少，也可以是无规律的增加或减少等等，均在本申请的保护范围内。
本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法主要包括步骤S1至步骤S3为校正过程部分，所述步骤S4为校正数据处理部分。
所述步骤S1至步骤S3的校正过程部分，使得加载物料的重量分布在整个称重范围内的各个区段位置，能够有效的提高校正的覆盖性，提高校正精度。对加载物料的重量仅有较低的精度需求，降低了物料的加载测量和控制需求。加载物料的顺序没有强制要求，能够支持加载和卸载，甚至混合加卸载顺序校正。相同的测量位置点的称重砝码重复测试，通过多次测量均值精度降低称重校正对砝码重量需求。
优选地，其中所述步骤S4中具体包括以下步骤：
步骤S41、建立称重方程，y＝a·xi+…+b·x+c，其中x为称重信号，a、b、c为校正曲线参数，y为称重重量，i表示方程的阶数。
例如，所述步骤S41中所述称重方程可以采用二次曲线作为校正曲线，所述称重方程为y＝a·x2+b·x+c，其中x为称重信号，a、b、c为校正曲线参数，y为称重重量。当然，这里使用二次曲线作为校正曲线仅为描述方便，本申请所述非替代标定方法的本身不限制校正曲线次数。
步骤S42、在称重方程基础上，建立标定方程：
将加载砝码前的称重方程和加载砝码后的称重方程做差，获得标定方程，D＝a·(Rspani-Rzeroi)+……+b·(Rspan-Rzero)，其中D为i次标定称重的差值，Rspan为加载砝码后的称重信号，Rzero为加载砝码前的称重信号。
步骤S43、在标定方程基础上建立标定方程组：
将标定数据带入所述标定方程，获得标定数据的称重差值方程组，例如：{D_0_0＝a·(Rspan_0_0i-Rzero_0_0i)+……+b·(Rspan_0_0-Rzero_0_0)
.
D_0_n＝a·(Rspan_0_ni-Rzero_0_ni)+……+b·(Rspan_0_n-Rzero_0_n)}
.
.
{D_m_0＝a·(Rspan_m_0i-Rzero_m_0i)+……+b·(Rspan_m_0-Rzero_m_0)
.
.
D_m_n＝a·(Rspan_m_ni-Rzero_m_ni)+……+b·(Rspan_m_n-Rzero_m_n)}。
S44、在标定方程组基础上建立期望方程组：
用标定砝码重量代替上述称称重差值，形成期望方程组，例如：
{W_0＝a·(Rspan_0_0i-Rzero_0_0i)+……+b·(Rspan_0_0-Rzero_0_0)
.
.
W_0＝a·(Rspan_0_ni-Rzero_0_ni)+……+b·(Rspan_0_n-Rzero_0_n)}
.
.
{W_m＝a·(Rspan_m_0i-Rzero_m_0i)+……+b·(Rspan_m_0-Rzero_m_0)
.
.
W_m＝a·(Rspan_m_ni-Rzero_m_ni)+……+b·(Rspan_m_n-Rzero_m_n)}。
优选地，所述步骤S44中所述测试数据的数据量大于或等于所述超定方程组中的未知数个数，即控制测数数据量≥校正曲线次数，形成齐次或超定方程组。
S45、解期望方程组获得a和b的最小解。
优选地，所述步骤S45包括使用克拉默法则，求解所述称重方程或所述期望方程组，获得所述期望方程组的a和b参数的最小二乘解。
由于标定曲线的参数a和b为已知，结合称重零点数据确定c参数，从而可完全确定校正曲线。
由于方程组的a和b参数的最小二乘解的a和b的数值，该数值保证下述等式：
{(D_0_0-W_0)2+……+(D_0_n-W_0)2}+……+{(D_m_0-W_m)2+……+(D_m_n-W_m)2}＝min，其中min最小(最小二乘法数学原理)。
由于min值为所有标定测试的误差和，由于min值最小能够推理出所有测试点的称重误差受限，所以保证称重校正的性能。
所述步骤S4的校正数据处理部分，通过多次测试数据的超定方程解，将多次测试数据的称重误差由最小二乘法分配到校正测试的各个数据，限制了各个测试数据的称重误差，从而保证了称重校正的精度。
根据上述描述，为了进一步清楚地说明本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，以下以五个测试点为例描述小砝码标定，描述将分成标定过程部分和数据处理部分。
当然，此处仅为举例描述，并不作为对本发明的限定，其他的物料加载方式也在本发明的保护范围内。
一、标定过程部分
首先，在料罐秤为空秤的状态下：
步骤1、测试称重系统的称重信号数据Rzero_0；
步骤2、在料罐秤上加载砝码W；
步骤3、测试加载物料后的称重信号数据Rspan_0；
步骤4、获得砝码测试数据组[W，Rzero_0，Rspan_0]，记为W[0]；
步骤5、重复上述步骤1至步骤4，在料罐秤上进行n次加载砝码W，获得一系列称重测试数据组，[W,Rzero_0_0,Rspan_0_0]，[W,Rzero_0_1,Rspan_0_1]，…，[W,Rzero_0_n,Rspan_0_n],简记为W[n][0]。
接着，在料罐秤加载大约25％的物料状态下：
步骤1、测试称重系统的称重信号数据Rzero_1；
步骤2、在料罐秤上加载砝码W；
步骤3、测试加载砝码后的称重信号数据Rspan_1；
步骤4、获得砝码测试数据组[W，Rzero_1，Rspan_1]，记为W[1]；
步骤5、重复上述步骤1至步骤4，在料罐秤上进行n次加载砝码W，获得一系列称重测试数据组，[W,Rzero_1_0,Rspan_1_0]，[W,Rzero_1_1,Rspan_1_1]，…，[W,Rzero_1_n,Rspan_1_n],简记为W[n][1]。
接着，在料罐秤加载大约50％的物料状态下：
步骤1、测试称重系统的称重信号数据Rzero_2；
步骤2、在料罐秤上加载砝码W；
步骤3、测试加载砝码后的称重信号数据Rspan_2；
步骤4、获得砝码测试数据组[W，Rzero_2，Rspan_2]，记为W[2]；
步骤5、重复上述步骤1至步骤4，在料罐秤上进行n次加载砝码W，获得一系列称重测试数据组，[W,Rzero_2_0,Rspan_1_0]，[W,Rzero_2_1,Rspan_2_1]，…，[W,Rzero_2_n,Rspan_1_n],简记为W[n][2]。
再接着，在料罐秤加载大约75％的物料状态下：
步骤1、测试称重系统的称重信号数据Rzero_3；
步骤2、在料罐秤上加载砝码W；
步骤3、测试加载砝码后的称重信号数据Rspan_3；
步骤4、获得砝码测试数据组[W，Rzero_3，Rspan_3]，记为W[3]；
步骤5、重复上述步骤1至步骤4，在料罐秤上进行n次加载砝码W，获得一系列称重测试数据组，[W,Rzero_3_0,Rspan_3_0]，[W,Rzero_3_1,Rspan_3_1]，…，[W,Rzero_3_n,Rspan_3_n],简记为W[n][3]。
最后，在料罐秤加载大约100％的物料状态下：
步骤1、测试称重系统的称重信号数据Rzero_4；
步骤2、在料罐秤上加载砝码W；
步骤3、测试加载砝码后的称重信号数据Rspan_4；
步骤4、获得砝码测试数据组[W，Rzero_4，Rspan_4]，记为W[4]；
步骤5、重复上述步骤1至步骤4，在料罐秤上进行n次加载砝码W，获得一系列称重测试数据组，[W,Rzero_4_0,Rspan_4_0]，[W,Rzero_4_1,Rspan_4_1]，…，[W,Rzero_4_n,Rspan_4_n],简记为W[n][4]。
二、数据处理部分
假设标定曲线为二次函数，既y＝a·x2+b·x+c。此处可以根据经验需要确定标定模型次数。
步骤1、建立标定方程组：
将测试数据带入标定函数，获得标定数据的称重方程组，然后将相邻测试点的称重重量做差，获得标定加载重量，既：
W_0＝a·(Rspan_02-Rzero_02)+b·(Rspan_0-Rzero_0)
W_1＝a·(Rspan_12-Rzero_12)+b·(Rspan_1-Rzero_1)
W_2＝a·(Rspan_22-Rzero_22)+b·(Rspan_2-Rzero_2)
W_3＝a·(Rspan_32-Rzero_32)+b·(Rspan_3-Rzero_3)
W_4＝a·(Rspan_42-Rzero_42)+b·(Rspan_4-Rzero_4)。
步骤2、建立期望输出方程组，既用标定砝码重量代替上述称重重量差值，则有：
W＝a·(Rspan_02-Rzero_0·Rzero_0)+b·(Rspan_0-Rzero_0)
W＝a·(Rspan_12-Rzero_1·Rzero_1)+b·(Rspan_1-Rzero_1)
W＝a·(Rspan_22-Rzero_2·Rzero_2)+b·(Rspan_2-Rzero_2)
W＝a·(Rspan_32-Rzero_3·Rzero_3)+b·(Rspan_3-Rzero_3)
W＝a·(Rspan_42-Rzero_4·Rzero_4)+b·(Rspan_4-Rzero_4)。
步骤3、参数a和b的最小二乘解：
使用克拉默法则，求解上述二元一次超定方程组，获得方程组的解，既确定a和b的数值，该数值保证下述等式：
(W_0-W)2+(W_1-W)2+(W_2-W)2+(W_3-W)2+(W_4-W)2＝min中的min最小。
由于标定曲线的参数a和b已知，结合称重零点数据确定c参数，即可完全确定标定曲线。
实施例二：
图2为本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法的流程图二。
如图2所示，本发明还提供了一种用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其包括以下步骤：
S1、加载任意量的物料到称重系统，记录当前加载位置的序号为x。
此处，任意量的物料是指：每次加载或减少的物料的量是任意的。第二次加载时可以在第一次加载物料的基础上增加物料或者减少物料，第三次可以在第二次的基础上增加或减少物料，并以此类推。
S2、对所述称重系统进行加载一次砝码，改变加载的物料的重量，并重复n次，获得一系列称重测试数据组，记录为W[x]。
此处，每一次改变加载的物料的重量可以在上依次加载物料的基础上增加物料或者减少物料，第三次可以在第二次的基础上增加或减少物料，并以此类推。
例如，不同的物料加载可以依次为25％物料加载，50％物料加载，75％物料加载及100％物料加载。当然此处仅为举例，不同的加载可以为多种形式，可以是有规律的增加或减少，也可以是无规律的增加或减少等等，均在本申请的保护范围内。
S3、重复步骤S2的过程，对所述称重系统进行m次加载砝码，获得m组测试数据，记录为W[m]；
S4、通过多次测试数据，形成超定方程组，并求解获得校正方程的参数。
优选地，所述步骤S2还包括以下步骤：
S21、测试加载物料后所述称重系统的称重信号数据Rzero_x。
S22、向所述称重系统加载砝码W_x。
S23、测试加载砝码后所述称重系统的称重信号Rspan_x，与称重信号数据Rzero_x形成一组称重数据[W_x,Rzero_x,Rspan_x],简记为W[x]。
S24、改变加载的物料重量，每一次加载的物料重量在上一次加载的物料重量基础上增加或减少，重复n次，获得一系列称重测试数据组，记录为W[n]。
优选地，所述步骤S3具体包括：重复步骤S21～S24，进行m次加载砝码W_x，获得一系列称重测试数据组，[W_x,Rzero_x_0,Rspan_x_0]，[W_x,Rzero_x_1,Rspan_x_1]，…，[W_x,Rzero_x_n,Rspan_x_n],简记为W[m][n]。
本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法主要包括步骤S1至步骤S3为校正过程部分，所述步骤S4为校正数据处理部分。
所述步骤S1至步骤S3的校正过程部分，使得加载物料的重量分布在整个称重范围内的各个区段位置，能够有效的提高校正的覆盖性，提高校正精度。对加载物料的重量仅有较低的精度需求，降低了物料的加载测量和控制需求。加载物料的顺序没有强制要求，能够支持加载和卸载，甚至混合加卸载顺序校正。相同的测量位置点的称重砝码重复测试，通过多次测量均值精度降低称重校正对砝码重量需求。
优选地，其中所述步骤S4中具体包括以下步骤：
步骤S41、建立称重方程，y＝a·xi+…+b·x+c，其中x为称重信号，a、b、c为校正曲线参数，y为称重重量，i表示方程的阶数。
例如，所述步骤S41中所述称重方程可以采用二次曲线作为校正曲线，所述称重方程为y＝a·x2+b·x+c，其中x为称重信号，a、b、c为校正曲线参数，y为称重重量。当然，这里使用二次曲线作为校正曲线仅为描述方便，本申请所述非替代标定方法的本身不限制校正曲线次数。
步骤S42、在称重方程基础上，建立标定方程：
将加载砝码前的称重方程和加载砝码后的称重方程做差，获得标定方程，D＝a·(Rspani-Rzeroi)+……+b·(Rspan-Rzero)，其中D为i次标定称重的差值，Rspan为加载砝码后的称重信号，Rzero为加载砝码前的称重信号。
步骤S43、在标定方程基础上建立标定方程组：
将标定数据带入所述标定方程，获得标定数据的称重差值方程组，例如：{D_0_0＝a·(Rspan_0_0i-Rzero_0_0i)+……+b·(Rspan_0_0-Rzero_0_0)
.
.
D_0_n＝a·(Rspan_0_ni-Rzero_0_ni)+……+b·(Rspan_0_n-Rzero_0_n)}
.
.
{D_m_0＝a·(Rspan_m_0i-Rzero_m_0i)+……+b·(Rspan_m_0-Rzero_m_0)
.
.
D_m_n＝a·(Rspan_m_ni-Rzero_m_ni)+……+b·(Rspan_m_n-Rzero_m_n)}。
S44、在标定方程组基础上建立期望方程组：
用标定砝码重量代替上述称称重差值，形成期望方程组，例如：
{W_0＝a·(Rspan_0_0i-Rzero_0_0i)+……+b·(Rspan_0_0-Rzero_0_0)
.
.
W_0＝a·(Rspan_0_ni-Rzero_0_ni)+……+b·(Rspan_0_n-Rzero_0_n)}
.
.
{W_m＝a·(Rspan_m_0i-Rzero_m_0i)+……+b·(Rspan_m_0-Rzero_m_0)
.
.
W_m＝a·(Rspan_m_ni-Rzero_m_ni)+……+b·(Rspan_m_n-Rzero_m_n)}。
优选地，所述步骤S44中所述测试数据的数据量大于或等于所述超定方程组中的未知数个数，即控制测数数据量≥校正曲线次数，形成齐次或超定方程组。
S45、解期望方程组获得a和b的最小解。
优选地，所述步骤S45包括使用克拉默法则，求解所述称重方程或所述期望方程组，获得所述期望方程组的a和b参数的最小二乘解。
由于标定曲线的参数a和b为已知，结合称重零点数据确定c参数，从而可完全确定校正曲线。
由于方程组的a和b参数的最小二乘解的a和b的数值，该数值保证下述等式：
{(D_0_0-W_0)2+……+(D_0_n-W_0)2}+……+{(D_m_0-W_m)2+……+(D_m_n-W_m)2}＝min，其中min最小(最小二乘法数学原理)。
由于min值为所有标定测试的误差和，由于min值最小能够推理出所有测试点的称重误差受限，所以保证称重校正的性能。
所述步骤S4的校正数据处理部分，通过多次测试数据的超定方程解，将多次测试数据的称重误差由最小二乘法分配到校正测试的各个数据，限制了各个测试数据的称重误差，从而保证了称重校正的精度。
根据上述描述，为了进一步清楚地说明本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，以下以五个测试点为例描述小砝码标定，描述将分成标定过程部分和数据处理部分。
当然，此处仅为举例描述，并不作为对本发明的限定，其他的物料加载方式也在本发明的保护范围内。
二、标定过程部分
开始时，在料罐秤为空秤的状态下：
步骤1、测试称重系统的称重信号数据Rzero_0；
步骤2、在料罐秤上加载砝码W；
步骤3、测试加载物料后的称重信号数据Rspan_0；
步骤4、获得砝码测试数据组[W，Rzero_0，Rspan_0]，记为W[0]；
步骤5、对料罐秤依次加载大约25％的物料，加载大约50％的物料，加载大约75％的物料，加载大约100％的物料，然后分别重复上述步骤1至步骤4，分别获得砝码测试数据组，[W，Rzero_1，Rspan_1]，[W，Rzero_2，Rspan_2]，[W，Rzero_3，Rspan_3]，[W，Rzero_4，Rspan_4]，记为W[1]、W[2]、W[3]、W[4]；
步骤6、在料罐秤上进行n次加载砝码W，并且每一次加载砝码W都重复一遍上述步骤5，获得一系列称重测试数据组，[W,Rzero_0_0,Rspan_0_0]，[W,Rzero_0_1,Rspan_0_1]，…，[W,Rzero_0_n,Rspan_0_n],简记为W[n][0]；
[W,Rzero_1_0,Rspan_1_0]，[W,Rzero_1_1,Rspan_1_1]，…，[W,Rzero_1_n,Rspan_1_n],简记为W[n][1]；
[W,Rzero_2_0,Rspan_1_0]，[W,Rzero_2_1,Rspan_2_1]，…，[W,Rzero_2_n,Rspan_1_n],简记为W[n][2]；
[W,Rzero_3_0,Rspan_3_0]，[W,Rzero_3_1,Rspan_3_1]，…，[W,Rzero_3_n,Rspan_3_n],简记为W[n][3]；
[W,Rzero_4_0,Rspan_4_0]，[W,Rzero_4_1,Rspan_4_1]，…，[W,Rzero_4_n,Rspan_4_n],简记为W[n][4]。
二、数据处理部分
假设标定曲线为二次函数，既y＝a·x2+b·x+c。此处可以根据经验需要确定标定模型次数。
步骤1、建立标定方程组：
将测试数据带入标定函数，获得标定数据的称重方程组，然后将相邻测试点的称重重量做差，获得标定加载重量，既：
W_0＝a·(Rspan_02-Rzero_02)+b·(Rspan_0-Rzero_0)
W_1＝a·(Rspan_12-Rzero_12)+b·(Rspan_1-Rzero_1)
W_2＝a·(Rspan_22-Rzero_22)+b·(Rspan_2-Rzero_2)
W_3＝a·(Rspan_32-Rzero_32)+b·(Rspan_3-Rzero_3)
W_4＝a·(Rspan_42-Rzero_42)+b·(Rspan_4-Rzero_4)。
步骤2、建立期望输出方程组，既用标定砝码重量代替上述称重重量差值，则有：
W＝a·(Rspan_02-Rzero_0·Rzero_0)+b·(Rspan_0-Rzero_0)
W＝a·(Rspan_12-Rzero_1·Rzero_1)+b·(Rspan_1-Rzero_1)
W＝a·(Rspan_22-Rzero_2·Rzero_2)+b·(Rspan_2-Rzero_2)
W＝a·(Rspan_32-Rzero_3·Rzero_3)+b·(Rspan_3-Rzero_3)
W＝a·(Rspan_42-Rzero_4·Rzero_4)+b·(Rspan_4-Rzero_4)。
步骤3、参数a和b的最小二乘解：
使用克拉默法则，求解上述二元一次超定方程组，获得方程组的解，既确定a和b的数值，该数值保证下述等式：
(W_0-W)2+(W_1-W)2+(W_2-W)2+(W_3-W)2+(W_4-W)2＝min中的min最小。
由于标定曲线的参数a和b已知，结合称重零点数据确定c参数，即可完全确定标定曲线。
综上所述，本发明用于料罐秤称重系统的非替代标定方法具有如下诸多优势：
一、降低确定载荷与物料之间的配合关系要求，方便使用。
二、对加载的物料无需精确的重量控制，操作方便。降低砝码的重量要求，方便使用并且提高复杂线性特性的称重系统的校正性能。
三、将标定测试作为验证测试，通过称量“小砝码”最准确理念，确保验证测试的称重精度。
四、通过多次、多阶段的测试，增加标定加载工作量，降低加载砝码重量，提高标定操作难易程度和减小施加砝码影响。
五、标定和测量次数的不受限性提高了校正性能和方便使用，从而将扩大所述称重系统的适用范围和适用能力，进而提高使用该称重标定方法的称重系统的市场竞争力。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述非替代标定方法包括以下步骤：
S1、任意物料量的称重系统，记录当前物料量的位置序号为x；
S2、对所述称重系统进行加载确定载荷，获得称重测试数据，记录为W[x]；
S3、在不同的物料量下，针对每一个物料量，重复步骤S1至步骤S2的过程m次(m≥2)，获得m组测试数据，记录为W[m]；
S4、通过测试数据，求解获得校正方程的参数。
2.如权利要求1所述的用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
S21、测试所述称重系统的称重信号数据Rzero_x；
S22、向所述称重系统加载确定载荷W_x；
S23、测试加载确定载荷后所述称重系统的称重信号Rspan_x，与称重信号数据Rzero_x形成一组称重数据[W_x,Rzero_x,Rspan_x],简记为W[x]；
S24、重复步骤S21～S23，进行n次(n≥1)加载确定载荷W_x，获得一系列称重测试数据组，[W_x,Rzero_x_0,Rspan_x_0]，[W_x,Rzero_x_1,Rspan_x_1]，…，[W_x,Rzero_x_n,Rspan_x_n],简记为W[n]；
S25、在不同的物料量下，重复所述步骤S21至所述步骤S24的过程m次，获得m组测试数据W[m][n]。
3.如权利要求2所述的用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述的向所述称重系统加载确定载荷W_x还包括：向所述称重系统卸载确定载荷W_x。
4.如权利要求2所述的用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述的向所述称重系统加载确定载荷W_x，其中确定载荷的值为不相等。
5.如权利要求1所述的用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述步骤S3中不同的物料量为改变加载后的物料量，本次次加载后的物料量在上一次的物料量的基础上增加本次加载的物料量。
6.如权利要求5所述的用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述的本次加载后的物料量在上一次的物料量的基础上增加本次加载的物料量还包括：
本次卸载后的物料量在上一次的物料量的基础上减少本次卸载的物料量。
7.如权利要求1所述的用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述步骤S4中具体包括以下步骤：
S41、建立称重方程，y＝a·xi+…+b·x+c，其中x为称重信号，a、b、c为校正曲线参数，y为称重重量，i表示方程的阶数(i≥1)；
S42、将加载砝码前的称重方程和加载砝码后的称重方程做差，获得标定方程，D＝a·(Rspani-Rzeroi)+……+b·(Rspan-Rzero)，其中D为称重差值，Rspan为加载确定载荷后的称重信号，Rzero为加载确定载荷前的称重信号；
S43、将测试数据带入所述标定方程，获得测试数据的称重差值方程组；
S44、用确定载荷代替上述称重差值，形成期望方程组；
S45、解期望方程组获得a，…,b的最优解；
S46、将y＝0带入称重方程，获得c参数。
8.如权利要求6所述的用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述称重方程，y＝a·xi+…+b·x+c，该方程为高次方程。
9.如权利要求6所述的用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述步骤S43中测试数据形成的称重差值方程的个数大于或等于称重方程的校正曲线参数的个数-1，既称重差值方程组是齐次或超定方程组。
10.如权利要求9所述的用于料罐秤称重系统的非替代标定方法，其特征在于，所述步骤S45中最优解为期望方程组的最小二乘解。
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