maplantsМашины и установки: проектирование, разработка и эксплуатацияMachines and Plants: Design and Exploiting2412-592XМОО "Стратегия объединения"maplants-92Research ArticleНАЗЕМНЫЕ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И КОМПЛЕКСЫGROUND TRANSPORTATION AND TECHNOLOGICAL FACILITIES AND COMPLEXESПрименение алгоритма скользящего среднего для задачи определения массы грузаApplying the moving average algorithm for the weight calculation taskМихалевА. В.MikhalevA. V.

Михалев Александр Васильевич - студент 6 курса каф. «Подъемно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, 105005

Aleksandr V. Mikhalev - 6th year student of the department "Lifting and transport systems" of Bauman Moscow State Technical University.

Moscow, 2nd Baumanskaya str. 1, 105005

mikhalev.alexandr@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8039-4331НазаровА. Н.NazarovA. N.

Назаров Александр Николаевич - аспирант, ассистент каф. «Подъемно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, 105005

Alexander N. Nazarov - post-graduate student, assistant of the department "Lifting and transport systems" of Bauman Moscow State Technical University.

Moscow, 2nd Baumanskaya str. 1, 105005

alexnazavr@yandex.ruМосковский государственный технический университет имени Н.Э. БауманаРоссияBauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation2023220320230244 - 57Copyright © Михалев А.В., Назаров А.Н., 20232023Михалев А.В., Назаров А.Н.Mikhalev A.V., Nazarov A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.maplants-journal.ru/jour/article/view/92

Исследование посвящено разработке алгоритма весоизмерения применительно к грузоподъемным кранам. Спецификой задачи является длительно затухающий динамический процесс с одной преобладающей по амплитуде гармоникой.

На основе анализа литературы выявлен фильтр (скользящеее среднеее), наиболее пригодный для условий данной задачи.

Целью исследования ставилась разработка алгоритма весоизмерения с использованием фильтра скользящего среднего.

Описаны этапы работы алгоритма: определение начала подъема, поиск пиковой нагрузки, определение периода колебаний, сглаживание данных, определение массы груза с заданной точностью.

Экспериментальное сравнение алгоритмов, использующих фильтр скользящего среднего и непосредственное осреднение, показало независимость влияния алгоритма на повторяемость. При этом за счет применения разработанного алгоритма удалось снизить время весоизмерения в 4…9 раз (1,0…6,1 с).

Выявлена зависимость времени измерения от точности вычисления длины буфера, определяемого по периоду наиболее высокоамплитудной гармоники. Данная зависимость определяет требование к аналого-цифровому преобразователю весоизмерительного устройства.

Сделан вывод о высокой степени применимости алгоритма с фильтром скользящего среднего для задачи измерения массы груза в условиях статического взвешивания (при отключенных механизмах).

The research is devoted to the development of the weight-measurement algorithm for load-lifting cranes. The specifics of the problem is a long damping dynamic process with one amplitude-dominant harmonic. Based on the analysis of the literature, the filter (moving average) most applicable to the conditions of this problem has been found.

The research goal was to develop an algorithm for weight measurement using a moving average filter.

The stages of algorithm operation are described: determining the lifting start, searching for the peak load, determining the oscillation period, smoothing the data, determining the mass of the load with a defined accuracy.

Experimental comparison of the algorithms using a moving average filter and a direct averaging showed the independence of the algorithm on the repeatability. At the same time, the application of the developed algorithm made it possible to reduce the weighting time by 4...9 times (1.0. 6.1 sec).

The correlation between the measurement time and the accuracy of the buffer length calculation is revealed. This correlation determines the requirement for the analog-to-digital converter of the weighing devices.

It is concluded that the algorithm with a moving average filter is highly applicable to the task of measuring the load mass in conditions of static weighing (with switching off mechanisms).

алгоритм весоизмерениякрановые весыалгоритм скользящего среднегонагрузка на механизм подъемаизмерение массы грузаweighing algorithmcrane scalesmoving average algorithmhoisting mechanism workloadweight measurementАвторы статьи выражают свою благодарность научному руководителю к.т.н. Иванову Сергею Дмитриевичу, сотрудникам кафедры «Подъёмно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана и коллективу ЗАО «ИТЦ «КРОС» за их помощь, рекомендации, ценные замечания и критику.The authors express their gratitude to the research supervisor PhD Sergey D. Ivanov, employees of the Department "Lifting and Transport Systems" of N.E. Bauman Moscow State Technical University and the team of CJSC «ITC «KROS» for their help, recommendations, valuable comments and criticism.ReferencesИванов, С. Д. Оценка применимости электрических параметров привода для определения нагрузки на механизм подъема кранов мостового типа / С. Д. Иванов, А. Н. Назаров // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. – 2022. – Т. 19, № 1(83). – С. 36-47. – DOI 10.26518/2071-7296-2022-19-1-36-47. – EDN XZSFJQ.Ivanov S. D., Nazarov A. N. Assessment of applicability of electric drive parameters to determine the load on the lifting mechanism of overhead cranes / S. D. Ivanov, A. N. Nazarov // Bulletin of the Siberian State Automobile and Road University. - 2022. - Т. 19, № 1(83). - С. 36- 47. – DOI: 10.26518/2071-7296-2022-19-1-36-47. - EDN XZSFJQ.Дубровин, Л. М. Контроль грузов на подъёмно-транспортных машинах / Л. М. Дубровин, А. П. Никишечкин, В. И. Давыденко // Мир транспорта. – 2016. – Т. 14, № 3(64). – С. 98-105. – EDN XXJQJT. Визуальное моделирование двухбалочного мостового крана как сложной динамической системы / Л. Н. Ахтулова, А. Л. Ахтулов, О. М. Кирасиров, В. А. Машонский // Каталог научных и инновационных разработок ФГБОУ ВО Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина : сборник материалов по итогам научно-исследовательской деятельности. – Омск : Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, 2021. – С. 61-63. – EDN RLWRUM.Dubrovin, L. M. Cargo control on handling machines / L. M. Dubrovin, A. P. Nikishechkin, V. I. Davydenko // Transport World. - 2016. - Т. 14, № 3(64). - С. 98-105. - EDN XXJQJT. Visual modeling of a double-girder bridge crane as a complex dynamic system / L. N. Akhtulova, A. L. Akhtulov, O. M. Kirasirov, V. A. Mashonsky // Catalogue of scientific and innovative developments of FSBEI VO Omsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin : collection of materials on the results of research activities. - Omsk : Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, 2021. - С. 61-63. - EDN RLWRUM.Еремина, С. В. Особенности динамики механизма подъема груза мостового крана / С. В. Еремина, О. В. Курбацкая // Материалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО "СибАДИ" Архитектура. Строительство.Транспорт.Технологии. Инновации, Омск, 01–03 октября 2013 года. Том Книга 1. – Омск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)", 2013. – С. 21-26. – EDN STZLVZ.Eremina S. V. Features of the dynamics of the lifting mechanism of an overhead crane / S. V. Eremina, O. V. Kurbatskaya // Proceedings of the International Congress of FGBOU VPO "SibADI" Architecture. Construction.Transport.Technologies. Innovations, Omsk, 01-03 October 2013. Vol. Book 1. - Omsk: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Siberian State Automobile and Road Academy (SibADI)", 2013. - С. 21-26. - EDN STZLVZ.Скосырский, Н. П. Влияние предварительных порогов срабатывания ограничителя грузоподъемности на динамику мостового крана / Н. П. Скосырский, В. В. Даньшин, Д. С. Буданов // . – 2016. – № 7(9). – С. 8. – EDN VTPRKH.Skosyrsky, N. P. Influence of preliminary thresholds of a load-limiting device on the dynamics of an overhead crane / N. P. Skosyrsky, V. V. Danshin, D. S. Budanov // . - 2016. - № 7(9). - P. 8. - EDN VTPRKH.Назаров А.Н., Иванов С.Д. Исследование влияния работы ограничителя грузоподъемности с промежуточными порогами на безопасность кранов мостового типа. Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2023;1(1):41 - 52.Nazarov A.N., Ivanov S.D. Study of the effect of the load capacity limiter operation with intermediate thresholds on the safety of bridge-type cranes. Machines and installations: design, development and operation. 2023;1(1):41 - 52.Крановые весы ВЭК/8-5000. URL: www.smartves.ru/catalog/kranovye-vesy-5-tonn/promyshlennye-kranovye-vesy-vek-3-5000-udaroprochnye-do-5-tonn/ (Дата обращения 10.10.2022).VEK/8-5000 crane scales. URL: www.smartves.ru/catalog/kranovye-vesy-5-tonn/promyshlennye-kranovye-vesy-vek-3-5000-udaroprochnye-do-5-tonn/ (Accessed 10.10.2022).Крановые весы КВ Стандарт. URL: https://uralves.ru/catalog/crane-weighter/crane-scales-standard (Дата обращения 10.10.2022).Crane scales KV Standard. URL: https://uralves.ru/catalog/crane-weighter/crane-scales-standard (Accessed 10.10.2022).Крановые весы ВК «Стриж». URL: https://www.tenso-m.ru/jelektronnye-vesy/kranovye-vesy/37/ (Дата обращения 07.03.2023).Crane scales VK "Strizh". URL: https://www.tenso-m.ru/jelektronnye-vesy/kranovye-vesy/37/ (Date of access 07.03.2023).Остривной, А. Ф. Методы поверки большегрузных весов / А. Ф. Остривной, И. Ю. Шмигельский, Р. Ю. Котляров // Законодательная и прикладная метрология. – 2021. – № 2(170). – С. 23-28. – EDN KTOSOB.Ostrivnaya, A.F. Methods of verification of heavy-load scales / A.F. Ostrivnaya, I.Y. Shmigelsky, R.Y. Kotlyarov // Legislative and Applied Metrology. - 2021. - № 2(170). - С. 23-28. - EDN KTOSOB.Исследование прецизионной весоизмерительной системы на платформе PXI/PXI Express в аэродинамической трубе т-102 / Ю. К. Блокин-Мечталин, Н. П. Ильяшенко, Б. Д. Муриев [и др.] // Кимила 2020 : МАТЕРИАЛЫ IV ОТРАСЛЕВОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ И МЕТРОЛОГИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, Жуковский, 10–11 ноября 2020 года. – Жуковский: ЦЕНТРАЛЬНЫЙ АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ ПРОФЕССОРА Н. Е. ЖУКОВСКОГО (ФГУП «ЦАГИ»), 2020. – С. 331-346. – EDN KYJALV.Research of precision weight-measuring system on platform PXI/PXI Express in wind tunnel t-102 / Yu. K. Blokin-Mechtalin, N.P. Iliashenko, B.D. Muriev [et al] // Kymila 2020 : MATERIALS OF IV INDUSTRIAL CONFERENCE ON MEASURING TECHNOLOGIES AND METROLOGY FOR FUTURE APPLICATIONS, Zhukovsky, November 10-11 2020. - Zhukovsky: Central Aero-Hydrodynamic Institute n.a. PROFESSOR N.E. Zhukovsky (FGUP "TSAGI"), 2020. - С. 331-346. - EDN KYJALV.Блокин-Мечталин Ю.К. Цифровой прецизионный тензометрический преобразователь на несущей частоте // Датчики и системы. - 2019. № 7-8. - С. 41-46. EDN: NZDQRLBlokin-Mechtalin Y.K. Digital precision strain gauge transducer at carrier frequency // Sensors and Systems. - 2019. № 7-8. - С. 41-46. EDN: NZDQRL.Иванов, С. Д. Создание и экспериментальное обоснование алгоритма работы весоизмерительной системы на базе регистратора параметров / С. Д. Иванов, Н. Л. Михальчик // Подъемно-транспортное дело. – 2019. – № 3-4(97). – С. 27-30. – EDN WRJTFW.Ivanov, S. D. Creation and experimental justification of the algorithm of the weight measuring system based on the parameter recorder / S. D. Ivanov, N. L. Mikhalchik // Lifting and Transport Business. - 2019. - № 3-4(97). - С. 27-30. - EDN WRJTFW.Fang Liang, Ou Qingli, “Design of Weighing System Based on Improved Moving Average Filter Algorithm,” Journal of Artificial Intelligence Practice (2021) Vol. 4: 74-77 Clausius Scientific Press, Canada.Fang Liang, Ou Qingli, "Design of Weighing System Based on Improved Moving Average Filter Algorithm," Journal of Artificial Intelligence Practice (2021) Vol. 4: 74-77 Clausius Scientific Press, Canada.Kweon SJ, Shin SH, YooHJ. High-Order Temporal Moving-Average Filter Using a Multi- Transconductance Amplifier. Electronics Letters, 2012, 48(15):961-962.Kweon SJ, Shin SH, YooHJ. High-Order Temporal Moving-Average Filter Using a Multi- Transconductance Amplifier. Electronics Letters, 2012, 48(15):961-962.Ivanov, S. D. Selection of a rational algorithm for data processing of the weight measuring system of a hoisting crane / S. D. Ivanov, A. N. Nazarov, N. L. Mikhalchik // Journal of Physics: Conference Series, Belgorod, 09–10 марта 2021 года. Vol. 1926. – Belgorod: IOP Publishing Ltd, 2021. – P. 012047. – DOI 10.1088/1742-6596/1926/1/012047. – EDN JIUUGG.Ivanov, S. D. Selection of a rational algorithm for data processing of the weight measuring system of a hoisting crane / S. D. D. Ivanov, A. N. Nazarov, N. L. Mikhalchik // Journal of Physics: Conference Series, Belgorod, March 09-10, 2021. Vol. 1926. - Belgorod: IOP Publishing Ltd. - P. 012047. – DOI: 10.1088/1742-6596/1926/1/012047. - EDN JIUUGG.Михальчик, Н. Л. Построение весоизмерительной системы путем расширения функционала электронного регистратора параметров работы мостового крана / Н. Л. Михальчик, С. Д. Иванов // Инновационное развитие техники и технологий наземного транспорта, Екатеринбург, 06 декабря 2019 года / Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина. – Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2020. – С. 169-171. – EDN HAFJBZ.Mikhalchik, N. L. Construction of a weight-measuring system by extending the functionality of the electronic recorder of the parameters of an overhead crane / N. L. Mikhalchik, S. D. Ivanov // Innovative development of machinery and technologies of land transport, Ekaterinburg, December 06, 2019 / Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin. - Yekaterinburg: Urals University Press, 2020. - С. 169-171. - EDN HAFJBZ.Mikhalev, A. V. Development of the load pin for the crane scales / A. V. Mikhalev // European Journal of Technical and Natural Sciences. – 2022. – No. 6. – P. 62-68. – DOI 10.29013/EJTNS-22-6-62-68. – EDN WPUFWR.Mikhalev, A. V. Development of the load pin for the crane scales / A. V. Mikhalev // European Journal of Technical and Natural Sciences. – 2022. – No. 6. – P. 62-68. – DOI: 10.29013/EJTNS-22-6-62-68. – EDN WPUFWR.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.