申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2023-05-10

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN116229803B

主分类号：G09B23/06

分类号：G09B23/06;G01L5/00;G06F30/17;G06F30/25;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2023.06.23#实质审查的生效;2023.06.06#公开

摘要：本发明公开了一种基于Janssen模型的筒仓效应实验系统及方法，该系统用于配合筒仓效应实验装置使用，具体包括：驱动控制模块，用于实现驱动电机的驱动控制；数据收集模块，用于采集压力传感器输出的数据，经过零值校正和比例变换后得到有效数据，进而提取稳定后的压力数据，即为目标数据；数据处理模块，用于对所提取的目标数据进行模型计算，包括筛选提取、向量构造以及参数迭代等过程，从而得到有效质量和填充质量的拟合曲线。本发明可开展缓慢移动条件下的筒仓效应实验研究，从而为动态筒仓效应的有效验证提供了重要技术支持，通过将电机控制程序、数据采集程序、数据计算程序三者联系起来，操作更为便利，数据处理更为高效。

主权项：1.一种基于Janssen模型的筒仓效应实验系统，用于配合筒仓效应实验装置使用，其特征在于，其作为上位机系统，分别与筒仓效应实验装置中的驱动电机、压力传感器信号连接，具体包括以下模块：驱动控制模块，用于实现驱动电机的驱动控制；数据收集模块，用于采集压力传感器输出的数据，经过零值校正和比例变换后得到有效数据，进而提取稳定后的压力数据，即为目标数据；数据处理模块，用于对所提取的目标数据进行模型计算，包括步骤S1—筛选提取、步骤S2—向量构造以及步骤S3—参数迭代，从而得到有效质量和填充质量的拟合曲线；所述步骤S1具体包括：将目标数据读入数据矩阵中，再将数据矩阵中设定列下的数据取出，进行分组处理并计算各组数据的算术平均值，将这些平均值读入有效质量向量中，从而实现目标数据的筛选提取；所述步骤S2具体包括：根据设定的加料质量计算填充质量并读入填充质量向量，将其与有效质量向量组合得到全局矩阵；所述步骤S3具体包括：定义模型函数f1a,x=a*[1-exp-xa]，定义残差函数f2a,x=f1a,x-y，其中a为饱和质量，x为填充质量，y为采集的有效质量，f1a,x为通过自变量a、x推导的理论有效质量；基于非线性最小二乘法的原理，通过多次迭代使得每次迭代后的残差函数之和最小，最终根据迭代结果进行曲线拟合；所述迭代过程包括：①参数a初始化为所采集有效质量向量中的最大值；②将参数a、x代入函数f1a,x，计算f1a,x关于a的雅可比矩阵；③将参数a、x、y代入函数f2a,x，计算残差向量；④基于雅可比矩阵和残差向量，计算参数a的增量b；⑤更新参数a值；⑥判断增量b是否小于临界阈值或迭代次数是否已达到设定次数，是则结束迭代，返回计算结果，否则返回②重新进行迭代计算；所述增量b的计算公式为： ，其中J是②中计算得到的雅可比矩阵，JT是J的转置向量，r是③中计算得到的残差向量；所述筒仓效应实验装置包括固定平台（1）、升降模块和实验筒仓（11），所述固定平台（1）上设有固定装置，用于实现实验筒仓（11）的竖直固定，所述升降模块包括丝杆模组（2），其中丝杆模组（2）通过一个直角安装板（14）竖直架设于固定平台（1）上，其顶部通过行星减速器（4）与直流有感无刷电机（3）驱动连接，丝杆模组（2）上设有相适配的丝杆滑台（5），丝杆滑台（5）上设有水平固定的延伸平台（6），延伸平台（6）上通过连接薄板（7）固定有压力传感器（8）。

全文数据：

权利要求：

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