生物生产机器人 参考资料（中文课件）----第十二章.doc

绪论
系统分析的主要方面可以描述为:A 信息来源,B 信息,C 系统分析步骤和工具,D 系统分析结果,E 系统分析工具和结果的应用。
B很大程度上受A的影响,D则很大程度上由E驱动;所以大部分系统分析集中于B、C和D。大部分情况下,派生出可利用的B和D是一个很大的挑战。
系统级的思想很多优点:⑴个别功能成分对组成工作系统来说并不是必要的,⑵基于个别组成成分的知识不能提供给整个系统一个完整的理解,⑶将系统当作一个整体经过观察和分析后能够检测出来必需但又缺少的成分。
生物生产机器人的执行需要金钱的投入,通常期待它能节省成本或者以其他收入形式获得利润。虽然采用新技术的好处比资金问题多,工程经济分析方法确实是定量评价的一个有用的过程(Ting et al., 1989;Power et al., 1989)。Abundis(1986)提供一个详细的条目,是计算机器人整个寿命期间的成本和节省资金时需要考虑的。在Florida,Harrell(1987)指导了一个详细的关于机器人收获柑桔的经济分析。
一个项目的花费和收入将会在不同的时间段里发生,比如购买和安装一个机器人系统最初的花费是在开始的时候发生,而操作花费持续在整个项目过程中。经济分析工作必然是需要计算不同时间的金钱流动的总和。随着时间的变化,一定量的金钱所代表的价值是变化的,所以在不同的时间里,简单的金钱数量上的加和减对经济分析来说不是太合适。工程经济学是一个研究领域,它提供一个将不同时间的金钱数量转换成公共参考时间的金钱数量的方法,以便它们可以进行代数运算。例如,这个过程的一个结果就是金钱在公共参考时间里的等效数量。如果项目投资开始使用的是公共参考时间,金钱最后的数量叫作现在价值(PW)。PW是该项目经济可行性的一个指标。
系统分析
基本原理
系统是为达到一定的目标而将一套相关的零件组织起来。系统分析是一种强调系统级思想的技术,作为一个整体,系统的性能有着特殊的重要性。
在进行系统分析时有几个问题需要注意:被分析的系统,系统分析的实质问题,完成分析需要的方法(工具和信息),以及用户能够简单掌握该方法。
系统分析的方法可以被分为相关的两类:过程分析和启发式分析。不管应用哪一类,有效的信息处理是成功的关键。
系统分析的指导方针一般包括(Hunt,1986;Stoecker,1989;Huang,1994;Revelle and Whitlatch,1997):
定义系统和它的目标分析一个系统时,边界、系统成分和系统的目标都需要被清楚的定义和规定。设定系统目标,就要估计系统的性能,这也将有助于优化系统设计和操作。
识别系统的描述符对工程系统来说,比如生物生产机器人,描述需要是一种对分析、设计、制造、集成和操作有用的形式。通常采用技术术语来描述它的成分和性能,例如:操作类型、自由度、翼尖速度,关节数,D照相机、邻近传感器、吞吐时间等。
建立描述符号之间的关系生物生产机器人系统必须满足科学的和工程的规律。系统描述符号之间的关系是这些规律的数学或者逻辑公式。描述符号及它们之间的关系可以看作是描绘系统的数学模型,也是强加于系统的约束条件。
指明系统性能指标各种各样系统设计的技术和经济性能都需要评估,以便选出最好的设计。常用的有形指标是成本、利润、时间、空间和劳动力需求,一些无形的指标是可维护性、操作简单、美学和公众接受度。
建立描绘系统的模型模型系统可以是物理模型或者数学模型,如上所述,数学模型包括系统的描述符号和它们之间的关系。和物理模型相比,数学模型有几个优点:数学模型的建立和修改更简单一些,花费少一些;它们能够利用代表技术发展水平的数字处理技术(通过将数学模型译码到计算机模型),并与大部分优化算法兼容。
检验和验证模型检验是一个检查计算机模型是否能实现编程所希望实现的功能的过程,而验证是为了比较模型的输出与实际系统值的接近程度。
完成对模型的模拟建模最终的目标是要得出一个计算机模型,该模型能用作生产模型。因此,模型是一个在系统中指导各种不同试验的有用工具,也可被认为是过程的模拟,通过模拟,能够获得很多系统级问题的答案。
得出系统结论分析系统的目标是为了得出能够加强我们对系统理解的结论,经常探索的结论如下:⑴技术的可使用性或者可靠性,⑵需求的资源,⑶环境影响,⑷经济可行性,⑸最优化。
应用实例
如果要设计一个秧苗移栽的机器人项目组,就需要把很多零件综合起来。移栽是从育苗穴盘里取出塞子苗,把它种到秧苗平台。
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