【正文】 層的激活函數(shù)分別采用 logsig和 purelin 函數(shù)，辨識(shí)精度取為 1e5。 算法的實(shí)現(xiàn) 在本系統(tǒng)以輸入層、中間層和輸出層的神經(jīng)元個(gè)數(shù)分別為： 1為例。如果在輸出層沒有得到期望的輸出值，則將誤差信號(hào)沿原來的連接通路返回并修改各層神經(jīng)元的權(quán)值，從而使誤差最小，達(dá)到期望目 標(biāo)。 White H 已經(jīng)證明：三層 BP 網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)任意非線性數(shù)學(xué)問題。一個(gè)采用 BP 算法的 n維輸入 m 維輸出 的多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所完成的功能，是從 n 維歐氏空間向 m 維歐氏空間中一有限域的連續(xù)映射，這一映射是高度非線性的。由于傳感器產(chǎn)生的非線性誤差和溫度誤差，使 f（ x,t）呈現(xiàn)非線性。 3 用于傳感器非線性校正的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 受溫度影響的傳感器系統(tǒng)可以表示為： y=f（ x,t）。其中，氣流、振動(dòng)、電磁干擾等環(huán)境溫度的影響可以通過對(duì)電子天平的使用條件加以約束，將其影響程度減小到最低限度。 但是由于天平在使用過程中，其傳感器和電路在工作過程中受溫度影響，或傳感器隨工作時(shí)間變化而產(chǎn)生的某些參數(shù) 的變化，以及氣流、振動(dòng)、電磁干擾等環(huán)境因素的影響，都會(huì)使電子天平產(chǎn)生漂移。 任何一個(gè)平衡控制系統(tǒng)為了進(jìn)一步提高其精度，需要加閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖 1 所示。電磁力 F 和秤盤上被測物體重力 mg大小相等、方向相反而達(dá)到平衡，同時(shí)在彈性簧片的作用下使秤盤支架回復(fù)到原來的位置。 2 電磁力平衡傳感器的工作原理 電磁力平衡傳感器主要應(yīng)用在電子天平上，電子天平的重要特點(diǎn)是在測量被測物體的質(zhì)量時(shí)不用測量砝碼的重力，而是采用電磁力與被測物體的重力相平衡的原理來測量的。但這些方法能力有限，并且當(dāng)周圍環(huán)境改變或由于傳感器自身參數(shù)變化等原因引起的精度下降時(shí)，上述方法無能為力。精度是反映傳感器系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差綜合影響程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，表示測量結(jié)果與其理論值的靠近程度，直接影響整個(gè)控制檢測應(yīng)用系統(tǒng)的性能。 一種新型的提高電磁力平衡傳感器精度的方法 摘 要： 本文利用 BP 網(wǎng)絡(luò)較強(qiáng)的非線性映射能力，提出用 BP 網(wǎng)絡(luò)與傳感器相結(jié)合的方法來提高電磁力平衡傳感器的精度。 綜合式 (2)、式 (3)、式 (6)、式 (11)可以推導(dǎo)計(jì)算出振動(dòng)位移與計(jì)數(shù)器的差值之間的關(guān)系如表 1。 數(shù)據(jù)的處 理 由于懸浮軸振動(dòng)位移與單片機(jī)輸出計(jì)數(shù)值成單值函數(shù)關(guān)系，最后，利用 C8051F020單片機(jī)編寫軟件程序把計(jì)數(shù)差值轉(zhuǎn)換成振動(dòng)的位移量實(shí)現(xiàn)振動(dòng)位移的存儲(chǔ)和分析。差頻計(jì)數(shù)器的工作時(shí)序如圖 4。1 的計(jì)數(shù)誤差。定時(shí)時(shí)間到 △ T 后，單片機(jī)關(guān)閉差頻計(jì)數(shù)器的對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的閘門，讀取差頻計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，并對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零處理，當(dāng) 2 個(gè)計(jì)數(shù)器均完成計(jì)數(shù)后，單片機(jī)開始對(duì) D1， D2 進(jìn)行數(shù)字處理。差頻計(jì)數(shù)器的被測頻率信號(hào)是由 2 個(gè)與門控制輸入的。由于光電編碼器采樣的時(shí)間間隔約為111μs，一個(gè)采樣周期內(nèi)除了計(jì)數(shù)外，必須留有計(jì)數(shù)值的記錄和運(yùn)算時(shí)間，所以，選取ΔT=100μs111μs，由式 (10)可知計(jì)數(shù)器的讀數(shù)差值與頻率的關(guān)系為 差頻計(jì)數(shù)器的啟停信號(hào)是由單片機(jī)控制的。 這樣，通過差頻計(jì)數(shù)器的差頻輸出能消除環(huán)境溫度對(duì)測量結(jié)果的影響 Δf=ff0=f(D) (9) 差頻計(jì)數(shù)器的工作原理是在計(jì)數(shù)時(shí)間 △ T 內(nèi)分別對(duì) 2 個(gè)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，測得的脈沖個(gè)數(shù)分別為 n， n0，則有 nn0=(ff0)△ T， (10) 式 中 nn0為兩計(jì)數(shù)器的差值。1 的計(jì)數(shù)誤差，加上差頻計(jì)數(shù)器由 2 個(gè)計(jì)數(shù)器構(gòu)成，更增大了計(jì)數(shù)誤差，因此，關(guān)鍵是消除這部分誤差的影響。本設(shè)計(jì)采用串行輸入／ 12位并行輸出的差頻計(jì)數(shù)器，它的計(jì)數(shù)范圍為 0～ 212，計(jì)數(shù)時(shí)間 △ T 應(yīng)略小于采樣周期取 100μs，則 Rf 的參數(shù)確定過程如下： 差頻計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn) 差頻計(jì)數(shù)器采用頻率計(jì)數(shù)的方法，外部晶體振蕩器通過門控電路得到采樣基準(zhǔn)信號(hào)和計(jì)數(shù)復(fù)位信號(hào)，在采樣基準(zhǔn)信號(hào)上升沿來后計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)使能，計(jì)數(shù)模塊開始對(duì)輸入的頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)間恰為 △ T，計(jì)數(shù)復(fù)位信號(hào)用于每一次測量開始時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)模塊進(jìn)行復(fù)位，在計(jì)數(shù)復(fù)位信號(hào)的上升沿將采樣的數(shù)據(jù)結(jié)果鎖存，并清除上次測量的結(jié)果。由于電容傳感器極板間距與振蕩頻率的關(guān)系是 ：極板間距越大，振蕩器的振蕩頻率越高，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值越大。 RS是保護(hù)電阻，經(jīng)過硬件電路的調(diào)試，得到 RS= kΩ。 振蕩電路的選取 電容傳感器輸出的電容變化量通過振蕩器轉(zhuǎn)換成便于測量的頻率值，而且，要求電容量在幾十 pF的情況下，振蕩器能輸出高達(dá) 30 MHz的振蕩頻率，可以采用非對(duì)稱式振蕩電路，它的結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 。 信號(hào)處理電路 振蕩器、差頻計(jì)數(shù)器、控制電路、單片機(jī)共同組成信號(hào)處理系統(tǒng)。懸浮軸連續(xù)變化的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換過程為連續(xù)信號(hào) → 離散信號(hào)，根據(jù)信號(hào)采樣理論：若連續(xù)信號(hào) f(t)是有限帶寬的，其頻譜的最高頻率為 fm，則信號(hào) f(t)可以用等間隔的抽樣值來唯一的表示，而最低抽樣頻率 fs=2fm，即 fs≥2fm。懸浮軸的轉(zhuǎn)速是 50 rad／ s，光電編碼器采用等轉(zhuǎn)角(2176。 首先，極板間距和振動(dòng)位移 △ x 的關(guān)系為 xx0=△