电子天平的计量测试分析

1 奥豪斯仪器（上海）有限公司介绍电子天平模糊PID 调节方案。
模糊调节具有控制灵活、鲁棒性好、适应性强等优点，PID调节则具有算法简单、稳定性好、调节精度高等优点。但单纯的模糊调节无法消除系统静态误差，单纯的PID调节存在调节时间长、自适应性差等缺点,单独采用任何一种方式用于电子分析天平的平衡调节，都难以兼顾仪器的动态、静态性能指标。将模糊调节与PID 调节有机融合，对电子分析天平进行分段判决调节，可较好地解决快速性与稳定性的矛盾。

2 仿真实验与电子天平的计量测试
2.1 Simulink模型建立与加卸载仿真.结合实际调试所用电子分析天平的结构及参数，利用MATLAB软件构建天平系统的Simulink 模型，进行系统仿真，以检验本文模糊自适应PID调节算法的调节效果。电磁力平衡传感器的传递函数已经在第2节求出，模糊PID 自适应调节器在第3节完成构建，其余调理电路的数学模型可以通过理论计算得到。实际调试所用的电磁力平衡传感器，秤盘中心至支点的距离l1为0．018m，线圈中心至支点的距离l2为0．072m。基于以上条件，即可利用MATLAB构建出电子分析天平闭环称重系统的Simulink模型。
2.2 电子天平的计量测试
将模糊自适应PID平衡调节方法应用到奥豪斯仪器（上海）有限公司量程220g、感量0．1mg的AR224CN电子分析天平中，参照国家标准《JJG1036-2008电子天平检定规程》规定,在(20 ±0．5)℃室温环境下，对天平的示值误差计量技术指标进行测试，以检验该算法的有效性。示值误差检验方法为从空载开始，逐渐加载砝码至天平的最大秤量值，然后再依次卸下砝码，直到空载为止。并且要求测量点数不得少于10点。测试中采用E2级标准砝码，对电子分析天平的10个载荷点进行示值误差检验，其中，加载示值误差为± 0．0003g，卸载示值误差为0．0002g，各载荷点的示值误差均满足技术指标设计要求，优于国家标准《JJG1036－2008电子天平检定规程》规定的I 级天平示值误差的要求，且实际测试时，天平的稳定时间小于3s，小于采用传统PID调节的电子分析天平的稳定时间。
3 结论
本文依据电磁力平衡传感器的动态响应特性，对电子天平闭环称量系统进行了辨识，设计了电子分析天平的模糊PID自适应调节方法，该调节方法兼顾电子分析天平静态、动态性能指标，达到了快速、准确测量的目的。仿真及测试结果表明，量程220g、感量0．1mg的电子分析天平应用本文调节方法后，提高了称量的稳定性与快速性，缩短了系统的稳定调节时间，且具有较强的自适应能力，调节效果明显优于常规PID调节。