干扰观测器在电子分析天平中的使用

赛多利斯电子分析天平是一种具有高性能的精密计量仪器，广泛用于医药、国防、实验室、质量控制等领域。电子分析天平的称重传感器结构复杂，测量速度较慢。一般采用电磁力反馈平衡零位法原理，因此赛多利斯天平系统平衡调节的稳定与快速是实现仪器准确、快速称重的重要因素。

传统电子分析天平一般采用PID控制来实现，调节相关参数可以在一定范围内达到稳定可靠的要求。但传统PID整定参数固定，不能及时在线调整，存在自适应性差、调节时间长等缺点。

基于闭环传递函数，Tomizuka提出了零相差跟踪控制器的控制策略，采用零极点相消的方式消除了系统的相位误差，可以达到快速称量的目的，就将此方法应用在电子天平中，但是增益误差依然存在，且这种控制方式需要知道超前值，但是超前值的获取很难实现。采用时间最优控制与模糊 PID 控制相结合的控制策略进行实时控制，既可发挥时间最优控制快速消除大偏差的优点，又能发挥 PID 控制精度高，超调小的优点，达到准确、快速测量的目的，但是在切换两者控制方法时控制器可能出现畸变现象，从而导致切换点处不稳定的情况。周围环境的变化以及建模的不准确都能对电子分析天平称量的准确性带来不同程度上的干扰，通过分析影响电子天平称量准确度的原因，将外部环境温度和湿度数据作为模型输入，运用BP神经网络寻找最优参数，建立电子天平称量误差模型并进行误差补偿，但是这种算法本质上为梯度下降法，而它所要优化的目标函数又非常复杂，因此，就会出现 “锯齿形现象”，并且受数据样本的局限。