一种大型平移式喷灌机的虚拟试验方法及其系统技术方案

一种大型平移式喷灌机的虚拟试验方法及其系统，该方法包括：建立大型平移式喷灌机的仿真模型；建立农田场景虚拟环境；执行虚拟场景下机电多系统协同仿真操作，实现对各跨的行走速度、相邻跨间的摆角进行实时检测和控制；根据作业操作指令，控制各跨行走速度及改变各喷头的开度，在虚拟环境中实现变量灌溉，完成控制参数对灌溉效果影响情况的模拟与评价以及根据评价结果，对控制系统的参数进行优化。该系统包括喷灌机仿真模型生成模块、农田场景虚拟环境生成模块、整机机电多系统协同仿真操作模块、灌溉效果模拟与评价模块以及喷灌机控制系统参数优化模块。本发明专利技术不需传统试验需要大型的设备和场地，能随时方便进行仿真试验并控制系统的参数优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大型农业机械的仿真方法与装置，尤其是涉及一种大型平移式喷灌机的虚拟试验方法与其系统。
技术介绍
大型喷灌机是指工作功率大于37. 3kw，控制灌溉面积超过26. 7hm2的机型。其自 动化程度高，单位资源量(电、水、人力)消耗少，生产效益高，代表了现代科学技术水平的 喷灌机。 我国在2000年大型喷灌机保有量为2000多台，到2010年我国节水灌溉面积将达 到5411万公顷，对于发展喷灌机产业是一个很好的机遇。 大型喷灌机的市场优势主要表现在改造治理我国262. 2万公顷已荒漠化的土地(其中 包括55万公顷沙漠)和3.6亿公顷不同程度沙化、碱化和退化的天然草场。荒漠、沙漠和已三化的草场主要都集中在我国西部，随着我国西部开发的深入，西部人均收入不断增长，生态环境保护意识不断增强，大型喷灌机技术在西部一定会有用武之地。 此外，对于粮、棉、油的产业基地，为了增强国际竞争能力，必须提高农业的工业化水平和适度规模经营的程度。所以大型喷灌机在农业生产上的国内市场前景也是非常可观的。 平移式喷灌机又称直线连续自走式喷灌机。大型平移式喷灌机是大型喷灌机中应用最广的一种机型。它的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型平移式喷灌机的虚拟试验方法，包括如下步骤：步骤一，对大型平移式喷灌机进行测绘，采用制图软件建立所述大型平移式喷灌机的仿真模型；步骤二，建立所述大型平移式喷灌机试验所需要的农田场景虚拟环境；步骤三，执行对所述虚拟场景下的大型平移式喷灌机机电多系统协同仿真操作，实现对所述大型平移式喷灌机各跨的行走速度、相邻跨之间的摆角进行实时检测和控制；步骤四，根据作业操作指令，控制所述大型平移式喷灌机各跨行走速度以及改变各喷头的开度，在所述虚拟环境中实现变量灌溉，完成所述大型平移式喷灌机控制参数对灌溉效果影响情况的模拟与评价；步骤五，根据评价的结果，对所述大型平移式喷灌机控制系统的参数进行优化。

【技术特征摘要】
一种大型平移式喷灌机的虚拟试验方法，包括如下步骤步骤一，对大型平移式喷灌机进行测绘，采用制图软件建立所述大型平移式喷灌机的仿真模型；步骤二，建立所述大型平移式喷灌机试验所需要的农田场景虚拟环境；步骤三，执行对所述虚拟场景下的大型平移式喷灌机机电多系统协同仿真操作，实现对所述大型平移式喷灌机各跨的行走速度、相邻跨之间的摆角进行实时检测和控制；步骤四，根据作业操作指令，控制所述大型平移式喷灌机各跨行走速度以及改变各喷头的开度，在所述虚拟环境中实现变量灌溉，完成所述大型平移式喷灌机控制参数对灌溉效果影响情况的模拟与评价；步骤五，根据评价的结果，对所述大型平移式喷灌机控制系统的参数进行优化。2. 根据权利要求1所述的大型平移式喷灌机的虚拟试验方法，其特征在于，所述制图 软件为三维制图软件，所述仿真模型为三维仿真模型，所述农田场景为三维虚拟农田场景。3. 根据权利要求2所述的大型平移式喷灌机的虚拟试验方法，其特征在于，所述步骤 一中的三维仿真模型的建立，又包含步骤ll，对所述大型平移式喷灌机实体进行拆卸和实体测绘；步骤12，利用所述三维制图软件，根据测绘得到的各零部件结构尺寸对部件进行三维 建模；步骤13，将得到的三维零部件模型转换成后缀为.obj的模型文件；步骤14，将obj格式的三维模型导入三维建模软件，导出为.fit格式的三维零部件模型；步骤15，利用三维建模软件对所述.fit格式的三维零部件模型进行装配，形成后缀 为.fit格式的大型平移式喷灌机的整机三维仿真模型。4. 根据权利要求1 、2或3所述的大型平移式喷灌机的虚拟试验方法，其特征在于，所述 步骤二中虚拟农田场景的建立，又包括步骤21，获取需要试验地区的地形海拔数据；步骤22，将所述地区的海拔数据转换成所述三维建模软件支持的特定格式；步骤23，把转化得到的所述特定格式文件导入到三维建模软件中，设定转换参数，生成 三维的地形模型；步骤24，加载地形纹理数据，得到逼真的虚拟场景。5. 根据权利要求1所述的大型平移式喷灌机虚拟试验方法，其特征在于，在虚拟农田 场景下的大型平移式喷灌机机电多系统协同仿真步骤，是通过在执行应用程序过程中调用 三维虚拟农田场景，同时加载大型平移式喷灌机三维模型来实现的。6. 根据权利要求1所述的大型平移式喷灌机虚拟试验方法，其特征在于，所述作业操 作指令是根据给定的农田含水量处方图，结合地形特征和大型平移式喷灌机结构特点来形 成的。7. 根据权利要求1所述的大型平移式喷灌机虚拟试验方法，其特征在于，在建立所述 大型平移式喷灌机的仿真模型的步骤中，包括整机三维仿真模型的建立步骤，又进一步包 括将所述大型平移式喷灌机模型的各个地轮置于不同的动态节点下，均赋以绕X轴旋转的运动模式；将所述大型平移式喷灌机各跨视为刚体，分别置于不同的动态节点下，赋以沿Y轴方 向平移的运动模式；对各跨赋以以端点为支点，以Z轴为轴的转动运动模式，以实现各跨的转动。8. 根据权利要求1所述的大型平移式喷灌机虚拟试验方法，其特征在于，所述步骤四 中，所述大型平移式喷灌机灌溉效果的模拟与评价步骤，是根据测量所得的大型平移式喷 灌机出喷头的开度，模拟水珠喷出时的初始速度，同时考虑水珠受重力和空气阻力的影响， 以及水珠...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小超，苑严伟，
申请(专利权)人：中国农业机械化科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]