CN105573199B - 一种移栽机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移栽机控制系统，包括人机操作模块，数据挖掘模块，中央处理器，动力学模型建立模块，虚拟作动器，虚拟传感器，仿真分析模块，优化设计模块，人工参数调整模块，优化设计模块驱动虚拟作动器循环执行分析仿真分析系统，所述虚拟作动器通过循环执行分析将结构反馈给仿真分析模块，所述仿真分析模块自动提取数据给虚拟传感器，所述虚拟传感器将自动传递结构反馈给优化设计模块。本发明可以根据不同的控制需求，对不同的输出的命令采用动力学模型进行仿真模拟，然后采用相应的计算程序和优化程序进行模拟优化，自动化程度高，且控制精确度高，同时也可进行参数的人为调控，进一步方便了使用。

Description

一种移栽机控制系统
技术领域
本发明涉及移栽机控制领域，具体涉及一种移栽机控制系统。
背景技术
随着农业机械化、自动化的进一步发展，许多农作物和树木的繁殖，都采用先工厂化育苗，然后大田移栽的方法，如：烟草、棉花，以及部分果蔬；现有的秧苗移栽，大部分采用机器移栽，但是投苗过程，基本采用手工，没有达到自动化移栽。半自动的秧苗移栽，劳动强度大，速度慢，质量差，成本高且不安全，效率比完全手工移栽稍好一些。所以，影响秧苗自动化移栽的主要问题，一是投苗过程的自动化控制，二是投苗过程自动化与移栽过程自动化的结合。
农业生产，对时效性、成本和劳作结果的优良率比较敏感，农业机械的控制系统，要求成本、故障率低，互换性强。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，其生产工艺制造严格，可靠性高，抗干扰能力强，硬件配套齐全，功能完善，适用性强，容易改造，体积小，重量轻，能耗低，很好上手，产用于控制各种类型的机械设备或生产过程。
因此，以可编程控制器为核心，设计移栽机的控制系统，操作简单，控制反应快，降低了操作者的劳动强度，效率比较高，成本比较小，同时，控制元件的维修、保养、更换，简单、快捷，适用于现有农业系统。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种移栽机控制系统，。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种移栽机控制系统，包括
人机操作模块，包括视频输入模块、语音输入模块和文字输入模块，用于输入待控制的移栽机和待移栽物的相关数据，并将数据发送到数据挖掘模块；同时还用于输入信息调用命令；
数据挖掘模块，用于接收输入的视频数据、文字数据和语音数据，去除图像中的斑点噪声，提取视频中的特征值，并将特征值转换成文本数据发送到中央处理器；提取文字数据中的关键字发送到中央处理器；将语音数据转换成文本数据，并提取关键字发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收数据挖掘模块发来的数据，并将该数据按规则融合转换成动力学模型建立模块所能识别的数据格式发送到动力学模型建立模块；根据信息调用命令，进行移栽机的控制，并用于添加用户、删除用户、密码修改、权限管理；
动力学模型建立模块，通过ADAMS根据所接收到的数据建立待控制的移栽机和待移栽物的动力学模型；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与动力学模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析模块针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，用来在动力学模型中插入各类型的虚拟结构来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于将输入参数划分为单元、特性和载荷，再加上分析和计算后的结果进行仿真模拟分析；
优化设计模块，包括设计变量、设计目标和设计约束，再结合优化算法进行信息调用命令的优化；
人工参数调整模块，用于对优化设计模块得出的优化后的控制命令进行人工调整后发送到命令输出模块进行命令的输出；
优化设计模块驱动虚拟作动器循环执行仿真分析模块；所述虚拟作动器通过循环执行将虚拟结构反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟传感器，所述虚拟传感器将所述虚拟结构自动传递至优化设计模块。
优选地，所述虚拟传感器包括通用虚拟传感器和专用虚拟传感器。
优选地，所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
优选地，所述视频输入模块采用摄像头。
优选地，所述语音输入模块采用麦克风，所述文字输入模块采用键盘或触控屏。
优选地，待控制的移栽机通过无线与中央处理器相连，从而实现中央处理器对移栽机的无线控制。
优选地，所述中央处理器为可编程的控制器。
优选地，还包括一显示屏，用于显示人机操作模块输入的所有数据以及整个优化过程中所涉及的所有数据。
本发明具有以下有益效果：
可以根据不同的控制需求，对不同的输出的命令采用动力学模型进行仿真模拟，然后采用相应的计算程序和优化程序进行模拟优化，自动化程度高，且控制精确度高，同时也可进行参数的人为调控，进一步方便了使用。
附图说明
图1为本发明实施例一种移栽机控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种移栽机控制系统，包括
人机操作模块，包括视频输入模块、语音输入模块和文字输入模块，用于输入待控制的移栽机和待移栽物的相关数据，并将数据发送到数据挖掘模块；同时还用于输入信息调用命令；
数据挖掘模块，用于接收输入的视频数据、文字数据和语音数据，去除图像中的斑点噪声，提取视频中的特征值，并将特征值转换成文本数据发送到中央处理器；提取文字数据中的关键字发送到中央处理器；将语音数据转换成文本数据，并提取关键字发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收数据挖掘模块发来的数据，并将该数据按规则融合转换成动力学模型建立模块所能识别的数据格式发送到动力学模型建立模块；根据信息调用命令，进行移栽机的控制，并用于添加用户、删除用户、密码修改、权限管理；
动力学模型建立模块，通过ADAMS根据所接收到的数据建立待控制的移栽机和待移栽物的动力学模型；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与动力学模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析模块针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，用来在动力学模型中插入各类型的虚拟结构来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于将输入参数划分为单元、特性和载荷，再加上分析和计算后的结果进行仿真模拟分析；
优化设计模块，包括设计变量、设计目标和设计约束，再结合优化算法进行信息调用命令的优化；
人工参数调整模块，用于对优化设计模块得出的优化后的控制命令进行人工调整后发送到命令输出模块进行命令的输出；
优化设计模块驱动虚拟作动器循环执行仿真分析模块；所述虚拟作动器通过循环执行将虚拟结构反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟传感器，所述虚拟传感器将所述虚拟结构自动传递至优化设计模块。
所述虚拟传感器包括通用虚拟传感器和专用虚拟传感器。
所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
所述视频输入模块采用摄像头。
所述语音输入模块采用麦克风，所述文字输入模块采用键盘或触控屏。
待控制的移栽机通过无线与中央处理器相连，从而实现中央处理器对移栽机的无线控制。
所述中央处理器为可编程的控制器。
还包括一显示屏，用于显示人机操作模块输入的所有数据以及整个优化过程中所涉及的所有数据。
所述虚拟作动器定义关联的对象，结构作动器可以且仅可以关联部件；同时提供与结构部件的具体参数相关联的驱动变量，并定义好变量的类型、范围、取值长度。
所述仿真分析模块内包括：Element：广义单元为仿真分析的真实对象，这种载体主要是物理存在的实际结构或部件；Property：特性为一些分析对象上静态的共用属性信息，如材料、截面等；Load：载荷为加载在这些分析载荷上外部影响因素或条件，如受力载荷、温度载荷、边界条件等；Analysis：分析为各类具体的仿真分析方法和评估方法；Result：计算得到的数据以及基于数据处理的表格、云图、报告；Variable：设计变量是模型中可变量的标识，包括结构参数、特性参数以及载荷参数等；Target：设计目标是最终用于衡量模型的好坏或合理性的指标或指标的处理结果；Constraint：设计约束是系统在考虑优化时需要遵守的规则，如安全裕度需要满足最低要求等；OptAlgorithm：优化设计方法是各类进行优化设计的具体算法；OptResult：优化结果通过优化计算得到的设计变量的最优取值。
所述优化设计模块包括设计变量、设计目标以及设计约束在仿真分析模块中相关元素有着直接或间接的对应关系，建立起来元素间的对应关系将可以打破两模块间的隔阂，并使优化设计模块可以驱动起仿真分析模块，并从中直接得到想要的数据，从而大大的提升效率和数据质量。
本具体实施可以通过人机操作模块实时输入移栽机的工作情况，从而生成动态的移栽机动力学模型，然后通过仿真分析模块进行控制命令的仿真模拟，同时通过优化设计模块进行信息调用命令的优化，从而使得每一个信息调用命令的输出都是经过优化的，大大提高了控制的精确度，且整个过程都是自动完成的，大大减轻了工作人员的工作量，同时在每个控制命令输出时，也可进行人工干预。

Claims (8)

1.一种移栽机控制系统，其特征在于，包括
人机操作模块，包括视频输入模块、语音输入模块和文字输入模块，用于输入待控制的移栽机和待移栽物的相关数据，并将数据发送到数据挖掘模块；同时还用于输入信息调用命令；
数据挖掘模块，用于接收输入的视频数据、文字数据和语音数据，去除图像中的斑点噪声，提取视频中的特征值，并将特征值转换成文本数据发送到中央处理器；提取文字数据中的关键字发送到中央处理器；将语音数据转换成文本数据，并提取关键字发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收数据挖掘模块发来的数据，并将该数据按规则融合转换成动力学模型建立模块所能识别的数据格式发送到动力学模型建立模块；根据信息调用命令，进行移栽机的控制，并用于添加用户、删除用户、密码修改、权限管理；
动力学模型建立模块，通过ADAMS根据所接收到的数据建立待控制的移栽机和待移栽物的动力学模型；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与动力学模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析模块针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，用来在动力学模型中插入各类型的虚拟结构来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于将输入参数划分为单元、特性和载荷，再加上分析和计算后的结果进行仿真模拟分析；
优化设计模块，包括设计变量、设计目标和设计约束，再结合优化算法进行信息调用命令的优化；
人工参数调整模块，用于对优化设计模块得出的优化后的控制命令进行人工调整后发送到命令输出模块进行命令的输出；
优化设计模块驱动虚拟作动器循环执行仿真分析模块；所述虚拟作动器通过循环执行将虚拟结构反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟传感器，所述虚拟传感器将所述虚拟结构自动传递至优化设计模块。
2.根据权利要求1所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，所述虚拟传感器包括通用虚拟传感器和专用虚拟传感器。
3.根据权利要求1所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
4.根据权利要求1所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，所述视频输入模块采用摄像头。
5.根据权利要求1所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，所述语音输入模块采用麦克风，所述文字输入模块采用键盘或触控屏。
6.根据权利要求1所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，待控制的移栽机通过无线与中央处理器相连，从而实现中央处理器对移栽机的无线控制。
7.根据权利要求1所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，所述中央处理器为可编程的控制器。
8.根据权利要求1所述的一种移栽机控制系统，其特征在于，还包括一显示屏，用于显示人机操作模块输入的所有数据以及整个优化过程中所涉及的所有数据。
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