超声波水洗机的节能控制方法及系统

文献发布时间：2024-04-18 19:58:21

技术领域

本发明涉及节能控制技术领域，具体涉及超声波水洗机的节能控制方法及系统。

背景技术

超声波是一种频率高于20kHz的声波，由物质振动而产生，超声波清洗主要利用超声空化作用产生的化学和机械效应，超声空化是指液体中的小泡核在超声作用下高速振荡、生长、收缩、再生长、收缩并最终坍塌的动态过程，空化作用一方面使污染物迅速剥落，另一方面在塌陷过程中产生局部高温高压加速水分子的热解，分散、乳化、剥离污物而达到清洗目的。超声清洗的适用性很广，尤其是对于金属、玻璃和塑料等材质，洗涤速度快、效果好。

然而，传统超声波水洗机的控制参数设置通常是基于经验或固定的设定值，难以适应不同目标物和清洗要求的变化，这使得在清洗过程中缺乏对目标物的个性化控制，无法满足不同目标物的清洗要求，并且，传统的超声波水洗机在清洗过程中存在能耗较高的问题，导致资源浪费和运行成本增加。

发明内容

本申请通过提供了超声波水洗机的节能控制方法及系统，旨在解决传统超声波水洗机的控制参数设置通常是基于经验或固定的设定值，难以适应不同目标物和清洗要求的变化，缺乏对目标物的个性化控制，并且在运行过程中存在能源浪费和能耗较高的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了超声波水洗机的节能控制方法及系统。

本申请公开的第一个方面，提供了超声波水洗机的节能控制方法，所述方法包括：采集清洗目标物的基础信息并对清洗目标物的清洗区域进行识别，得到清洗特征集；获取水洗机的基础信息、清洗元件及控制参数，基于所述基础信息，对所述清洗元件、控制参数进行清洗特征分析，确定清洗特征参数；基于所述清洗特征参数，进行清洗参数的控制能耗分析，拟合各清洗特征参数的节能关系式；利用所述清洗特征集与所述清洗特征参数进行匹配，确定清洗-元件控制关系；基于所述清洗-元件控制关系、节能关系式，进行节能寻优，确定各元件的控制参数；根据所述各元件的控制参数，生成控制指令发送至控制台进行元件运行控制。

本申请公开的另一个方面，提供了超声波水洗机的节能控制系统，所述系统用于上述方法，所述系统包括：清洗区域识别模块，所述清洗区域识别模块用于采集清洗目标物的基础信息并对清洗目标物的清洗区域进行识别，得到清洗特征集；清洗特征分析模块，所述清洗特征分析模块用于获取水洗机的基础信息、清洗元件及控制参数，基于所述基础信息，对所述清洗元件、控制参数进行清洗特征分析，确定清洗特征参数；控制能耗分析模块，所述控制能耗分析模块用于基于所述清洗特征参数，进行清洗参数的控制能耗分析，拟合各清洗特征参数的节能关系式；控制关系获取模块，所述控制关系获取模块用于利用所述清洗特征集与所述清洗特征参数进行匹配，确定清洗-元件控制关系；节能寻优模块，所述节能寻优模块用于基于所述清洗-元件控制关系、节能关系式，进行节能寻优，确定各元件的控制参数；元件运行控制模块，所述元件运行控制模块用于根据所述各元件的控制参数，生成控制指令发送至控制台进行元件运行控制。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过采集目标物的基础信息和清洗区域识别，获取清洗特征集，实现了对目标物的个性化清洗控制，从而满足不同目标物的清洗要求；通过清洗特征参数和节能关系式的分析，实现了对清洗参数与能耗之间的关联性建模，可以根据实际清洗情况，准确估计和优化能耗，并降低水洗机的总体能耗。通过匹配清洗特征集与清洗特征参数，确定清洗-元件控制关系，基于清洗-元件控制关系和节能关系式，结合节能寻优方法，可以精确调整各元件的控制参数，实现对控制参数进行实时调整和优化，以实现满足清洗效果要求的最佳控制策略；通过生成控制指令并发送至控制台，实现了对水洗机元件的自动化运行控制，提高了操作的便捷性和效率。总而言之，该节能控制方法通过精确的能耗分析、清洗效果优化和自适应的控制策略，解决了传统水洗机在能耗高、清洗效果不稳定和难以确定控制参数等方面存在的技术问题，并达到了降低能耗、提高清洗效果和实现自适应控制的技术效果。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

图1为本申请实施例提供了超声波水洗机的节能控制方法流程示意图；

图2为本申请实施例提供了超声波水洗机的节能控制系统结构示意图。

附图标记说明：清洗区域识别模块10，清洗特征分析模块20，控制能耗分析模块30，控制关系获取模块40，节能寻优模块50，元件运行控制模块60。

具体实施方式

本申请实施例通过提供超声波水洗机的节能控制方法，解决了传统超声波水洗机的控制参数设置通常是基于经验或固定的设定值，难以适应不同目标物和清洗要求的变化，缺乏对目标物的个性化控制，并且在运行过程中存在能源浪费和能耗较高的技术问题。

在介绍了本申请基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。

实施例一

如图1所示，本申请实施例提供了超声波水洗机的节能控制方法，所述方法包括：

采集清洗目标物的基础信息并对清洗目标物的清洗区域进行识别，得到清洗特征集；

通过传感器测量、查询产品规格等方式，采集清洗目标物的基础信息，包括目标物的尺寸、形状、材质以及其他相关特征，根据采集到的目标物基础信息，通过图像处理技术对清洗目标物的清洗区域进行识别，例如，利用图像分割算法将目标物与背景进行分离，然后确定出目标物的清洗区域。根据清洗区域得到清洗特征集，包括目标物的表面特征、污渍种类、位置分布等信息，这些信息用于后续的清洗特征分析和参数控制。

进一步而言，所述采集清洗目标物的基础信息并对清洗目标物的清洗区域进行识别，得到清洗特征集，包括：

根据所述清洗目标物的基础信息，确定清洗材质、清洗体积、物体形状；

基于所述基础信息，连接清洗物品预处理模块提取清洗目标物的清洗预分析数据；

从所述清洗预分析数据中进行标识识别提取，获取标识清洗区域及标识清洗污渍类别；

根据所述清洗材质、清洗体积、物体形状结合所述标识清洗区域及标识清洗污渍类别，进行清洗特征分析，确定所述清洗特征集。

根据目标物的基础信息，判断出其所采用的材质，例如，金属、塑料、玻璃等材质，用于确定对应的清洗方法和清洗剂；通过物体的尺寸和形状，计算清洗目标物的体积，用于确定清洗液体的用量和容器的大小，避免使用过大的容器和过量的清洗液体；根据目标物的基础信息，确定其形状特征，例如平面、曲面、规则几何形状或不规则形状等，物体形状影响到清洗过程中清洗液体的流动和覆盖范围。

构建清洗物品预处理模块，该模块用于预处理目标物以获得清洗预分析数据，该模块包括数据录入接口和物品扫描标识接口等组件。清洗物品预处理模块提供数据录入接口，用于接收基础信息，通过手动输入或自动传输的方式将基础信息输入到清洗物品预处理模块中，通过与模块中存储的各清洗目标物进行匹配，根据匹配结果，输出清洗目标物的清洗预分析数据，包括位置区域信息、清洗类别信息与扫描识别的清洗区域。

根据清洗预分析数据中的位置区域信息、清洗区域，进行标识识别提取，例如采用图像分割算法识别清洗区域的边界，确定标识清洗区域，这样可以更准确地确定需要进行清洗的特定区域，标识清洗区域可以是整个物体表面，也可以只是特定区域，如污渍集中的区域。

根据清洗预分析数据中的清洗类别信息，进行标识识别提取，例如使用颜色检测算法来识别清洗污渍的类别，通过与确定的污渍类别颜色进行比对，确定标识清洗污渍类别。

结合清洗材质、清洗体积、物体形状以及标识清洗区域和清洗污渍类别，进行清洗特征分析，确定清洗特征集，清洗特征集提供有关适当的清洗方法、清洗剂选择以及清洗参数调整的信息，以实现节能控制目标的最佳清洗效果。

进一步而言，所述根据所述清洗材质、清洗体积、物体形状结合所述标识清洗区域及标识清洗污渍类别，进行清洗特征分析，确定所述清洗特征集，包括：

根据所述清洗体积、物体形状及清洗区域进行清洗声波分布覆盖范围分析，确定清洗声波控制范围特征；

根据所述清洗材质及清洗污渍类别进行清洗控制参数及参数控制阈值范围分析，确定清洗参数及控制特征；

根据所述清洗声波控制范围特征、清洗参数及控制特征，获得所述清洗特征集。

进行模拟实验，例如使用声波传播模拟软件，模拟声波在给定的清洗区域内的传播情况，根据所述清洗体积、物体形状及清洗区域设置模拟环境，确保与实际情况接近，根据模拟结果，分析声波在清洗区域内的分布情况，例如，根据声波传播模拟数据，绘制声压级（或者声强度）在清洗区域不同位置的分布图，以此确定声波的强弱和分布均匀性；记录声波在传播过程中的能量损耗情况，通过分析声波的衰减和反射情况，判断声波在不同位置上的能量衰减程度。

根据声波分布情况，评估声波的覆盖范围是否满足清洗需求，包括确定声波覆盖到的物体表面百分比，或者确定声波无法到达的死角区域。根据分析结果，确定清洗声波的控制范围特征，包括最大覆盖半径、辐射方向和清洗效果稳定区域等。

根据历史数据获取该所述清洗材质及清洗污渍类别下各自的清洗参数，包括清洗液的浓度、温度、喷嘴压力和清洗时间等。继续使用上述模拟软件，在对应模拟条件下进行清洗参数的模拟，在实验中调整每个参数并尝试不同的参数组合，记录清洗效果和处理时间。

根据模拟数据评估不同参数组合下的清洗效果，包括污渍去除效率、材料损伤评估、能源和资源消耗评估，具体地，根据污渍的种类和材质，评估不同参数组合下的去除效果，可以使用图像分析方法进行定量评估；通过比较模拟实验前后的材料性质评估不同参数组合对材料的影响，包括表面粗糙度、颜色变化或强度降低等；评估不同参数组合下的能源和资源消耗情况，如水、清洗剂和电力等，以此确定清洗过程的可持续性和经济性。

根据评估结果，确定适当的参数控制阈值范围，即每个参数的最小和最大值，以确保清洗效果和材料保护之间的平衡。

清洗声波控制范围特征描述了清洗声波在清洗区域内的分布和覆盖范围，例如，最大覆盖半径、辐射方向和清洗效果稳定区域等；清洗参数描述了用于控制清洗过程的参数设置，例如，清洗液的浓度、温度、喷嘴压力和清洗时间等；参数控制特征描述了对清洗参数进行控制的阈值范围或限制条件，例如，清洗液浓度的最小和最大允许值、温度的操作范围、喷嘴压力的上限等。

整合以上三类特征形成清洗特征集，该集合提供关于清洗过程的完整描述和控制要求，可实现清洗任务的有效性、安全性和可重复性。

进一步而言，所述连接清洗物品预处理模块提取清洗目标物的清洗预分析数据，之前，包括：

构建清洗物品预处理模块，所述清洗物品预处理模块包括数据录入接口、物品扫描标识接口；

通过人工或者机器识别设备对待清洗目标物进行污渍识别或工艺流程识别，确定污渍识别区域，生成清洗区域描述信息或区域标识信息；

将所述清洗区域描述信息接入所述数据录入接口，对清洗区域描述信息进行位置提取、清洗类型提取；

将所述区域标识信息接入所述物品扫描标识接口，基于标识信息对清洗区域进行扫描识别，获得清洗区域；

将描述信息提取的位置区域信息、清洗类别信息与扫描识别的清洗区域进行整合，构建各清洗目标物的清洗预分析数据。

数据录入接口是用于将待清洗目标物的相关信息输入到系统中的接口，可以是一个图形用户界面（GUI）或者命令行界面（CLI），用于让操作人员输入物品的信息，如物品类型、尺寸、材质等，这些信息用于后续的清洗预分析和处理过程；

物品扫描标识接口是用于接收并处理区域标识信息的接口，该接口接收所述区域标识信息，这些信息包含待清洗物品中需要进行特殊处理的区域，接口对接收到的区域标识信息进行解析，提取出与清洗相关的位置和属性信息，以识别清洗区域。

人工操作员通过仔细观察待清洗目标物，并根据经验和专业知识，分析物品表面可能存在的污渍或特定工艺流程的迹象，识别出物品上的污渍或特定工艺流程的相关特征，包括辨别颜色、形状、纹理或其他可见特征，并在特定区域上并描绘轮廓，确定污渍或工艺流程在待清洗目标物上的位置和范围，生成清洗区域描述信息。

然后，使用机器识别设备，如图像传感器、光谱仪等，对待清洗目标物进行数据采集，基于采集的数据，利用图像处理算法，例如色彩空间转换、纹理分析、边缘检测等，从数据中提取出与污渍或特定工艺流程相关的特征。将提取的特征与已知的污渍模式或工艺流程模型进行比对，例如将比对相似度满足预设相似度阈值的判定为相似污渍，基于比对结果，确定在待清洗目标物上存在污渍或特定工艺流程的区域。根据确定的污渍识别区域，生成区域标识信息。

其中，清洗区域描述信息是对待清洗目标物中待清洗区域的基本描述，包括清洗区域在待清洗目标物上的位置、清洗区域的形状和大小特征，以及清洗区域的特定属性，例如污渍类型、工艺流程要求等；区域标识信息是通过机器识别设备生成的，用于标识待清洗目标物中的待清洗区域，例如在待清洗目标物的图像中，通过添加标记、颜色的注释来标识需要特殊处理的区域；通过绘制轮廓线来标识区域的范围；为每个需要特殊处理的区域分配唯一的编号，以便于在后续操作中进行追踪。

数据录入接口接收清洗区域描述信息，这些描述信息包含了待清洗目标物中特定区域的位置和清洗类型等相关信息。数据录入接口对接收到的清洗区域描述信息进行解析，例如使用自然语言处理技术，通过字符串处理来查找和提取描述信息中的位置关键词、数字或坐标信息，从文本中提取出清洗区域的位置信息和清洗类型。

物品扫描标识接口接收区域标识信息，这些标识信息包括图像注释、标记、编号等，用于指示待清洗目标物中的清洗区域。根据接收到的区域标识信息，获取相应的待清洗目标物图像，利用图像处理技术和计算机视觉算法，例如使用图像分割、边缘检测方法，对待清洗目标物图像进行区域识别与定位，通过裁剪或遮罩操作从待清洗目标物图像中截取出清洗区域。

为每个待清洗目标物创建唯一的编号，以便于对其进行数据跟踪和关联，将每个待清洗目标物对应的位置区域信息、清洗类别信息、清洗区域进行合并，使用表格、数据库等形式来管理数据，以此构建各清洗目标物的清洗预分析数据，为后续的清洗流程和决策提供准确的数据支持。

获取水洗机的基础信息、清洗元件及控制参数，基于所述基础信息，对所述清洗元件、控制参数进行清洗特征分析，确定清洗特征参数；

进一步而言，基于所述基础信息，对所述清洗元件、控制参数进行清洗特征分析，确定清洗特征参数，包括：

基于所述水洗机的基础信息，获得水槽体积、清洗元件信息及其分布信息；

根据所述清洗元件信息及其分布信息，进行元件清洗类别、清洗功率、控制范围分析，确定各清洗元件的控制参数，控制参数包括参数属性特征、参数控制范围；

根据所述水槽体积进行超声波的水位-超声波关系分析，确定水位控制清洗特征；

建立各清洗元件与其分布信息、参数属性特征、参数控制范围、水位控制清洗特征的映射关系，获得所述清洗特征参数。

通过查阅水洗机的技术文档、规格表，获取所述水洗机的基础信息，其中包括水洗机的型号、尺寸、容量等设计参数，以及水洗机中使用的清洗元件等相关信息。

根据基础信息中的设计参数，或者通过测量水槽尺寸，确定水槽的体积。清洗元件包括用于产生超声波的换能器、喷嘴、刷子等，其中，超声波换能器安装在清洗槽的底部，当换能器从槽底发射声波时，声波在槽内液体中辐射，经过液面反射后在槽内形成驻波。

清洗元件信息包括元件类型、数量、位置安装方式等，根据清洗元件信息，确定它们在水洗机中的分布情况，参考水洗机的设计图纸、装配说明书，将清洗元件的位置、布局进行标注，整理成清洗元件分布图，获取清洗元件分布信息。

根据收集到的清洗元件信息，对每个清洗元件进行分类，包括加热、超声振动或者辅助搅动调整；针对每个清洗元件的类别，进行清洗功率分析，参考厂商提供的技术规格，确定每个清洗元件的适宜功率范围，清洗功率通常与清洗效果和清洗速度相关；

根据清洗元件的类别和功能，确定其属性特征，包括参数的单位、取值类型、影响因素等，例如，对于超声波换能器，可以考虑其频率、振幅等参数属性特征；结合清洗元件的类别和清洗功率分析结果，确定各清洗元件的参数控制范围，包括每个参数的最小值、最大值和可调范围，参数控制范围可能受到水洗机硬件限制、安全要求以及清洗效果等因素的影响。

超声波在水中传播受到水的介质特性影响，例如声速、衰减等，基于水槽体积信息，设置不同水位条件，通过在不同水位下使用超声波传感器获取超声波信号的强度、反射时间或其他相关参数，并记录相应的超声波信号。对采集到的水位和超声波数据进行曲线拟合，建立水位-超声波关系的数学模型，基于该数学模型，确定水位控制清洗特征，根据该特征可以在实际操作中根据水位的设定值来调整超声波清洗参数。

分别建立清洗元件与其分布信息、清洗元件与其参数属性特征、清洗元件与其参数控制范围、清洗元件与其水位控制清洗特征之间的关系，再根据清洗元件将其整合，构建整体的映射关系，该关系的建立有助于根据目标物的清洗需求和操作要求，准确设定清洗元件的相关参数，并基于水位控制特征进行精确而有效的清洗控制。

进一步而言，根据所述清洗元件信息及其分布信息，进行元件清洗类别、清洗功率、控制范围分析，确定各清洗元件的控制参数，包括：

根据清洗元件类别，进行效果特征分析，确定参数属性特征及清洗效果分布特征；

获取清洗元件的调整角度，基于所述清洗元件信息的分布信息、调整角度进行调整分布遍历，确定角度调整参数集；

基于所述清洗效果分布特征、角度调整参数集，获得清洗控制范围，根据清洗功率对清洗效果分布特征的影响，对各清洗控制范围进行参数控制对应关系分析，确定参数控制范围。

根据之前的清洗元件分类，对每个清洗元件类别进行分析，确定每个清洗元件的功能，例如加热、超声振动或辅助搅动等。针对每个清洗元件类别，进行效果特征分析，包括评估每个清洗元件对清洗效果的贡献程度，如加热能力、超声波能量传递效率、搅拌效果等。

根据效果特征分析结果，确定每个清洗元件的参数属性特征，这包括关键参数的单位、取值类型、调整方式等，例如，对于超声波换能器，需要确定其频率范围、功率调节方式等参数属性特征。

基于清洗元件类别和参数属性特征，分析清洗效果在水槽中的分布特征，包括对不同位置的清洗效果差异性评估，以及与其他清洗元件的协同作用分析，获取清洗效果分布特征。

根据获得的清洗元件分布信息，记录每个清洗元件在水洗机中的位置和布局，针对每个清洗元件，参考清洗设备的设计规格，获取其可调整的角度范围。

基于清洗元件的分布信息和可调整角度范围，对每个清洗元件，在允许的角度范围内进行遍历，例如采用穷举搜索、遗传算法，结合清洗元件之间的相互影响和空间限制，进行角度的遍历，将遍历得到的角度进行整合，获取角度调整参数集。

根据清洗效果分布特征数据，对不同位置或区域的清洗效果进行评估，包括清洗效果的均匀性、覆盖率，以及不同位置的清洗效果目标值，例如，设定某一位置的清洗效果为90%的覆盖率或达到特定的清洗质量标准；对于角度调整参数集，根据不同清洗元件的角度调整对清洗效果的影响，确定清洗元件在不同角度下的清洗效果变化情况，即角度调整参数对于达到清洗效果目标值或要求的影响程度。结合清洗效果目标值以及角度调整参数的影响，确定清洗控制范围。

收集有关清洗功率和清洗效果的数据，包括实验数据、历史记录，其中清洗功率与清洗元件的工作频率、功率调节方式等参数相关，对于每个清洗位置，记录其对应的清洗功率和相应的清洗效果指标。基于清洗功率与清洗效果的数据，进行回归分析，将清洗功率作为自变量，清洗效果作为因变量，建立清洗功率对清洗效果分布特征的影响关系。

结合不同功率下的清洗效果分布特征，以及角度调整参数集与清洗效果分布特征之间的关联，分析参数控制与清洗效果的对应关系，根据参数控制对应关系分析的结果，通过设定参数的最小值、最大值和可调范围，确定每个参数在不同位置的控制范围。

基于所述清洗特征参数，进行清洗参数的控制能耗分析，拟合各清洗特征参数的节能关系式；

通过实验或者历史记录，获取一系列的清洗特征参数和相应的能耗数据，建立线性回归模型来描述清洗特征参数与能耗之间的关系，利用建立的数学模型，对收集到的数据进行拟合，拟合过程中，通过最小二乘法或其他拟合算法来确定模型参数，使得模型与实际数据尽可能拟合。根据拟合结果，得到清洗特征参数与能耗之间的关系式。这个关系式用于预测和调整清洗参数，以达到节能的目的。

利用所述清洗特征集与所述清洗特征参数进行匹配，确定清洗-元件控制关系；

将清洗特征集的各项特征与清洗特征参数进行匹配，包括比较清洗区域、污渍类别、清洗材质、清洗体积、物体形状等特征与相应的清洗特征参数。根据匹配结果，确定每个清洗元件的控制策略，包括确定清洗声波分布覆盖范围、清洗参数及其控制阈值范围，以及其他与清洗元件相关的控制特征。

将确定的元件控制策略与相应的清洗元件进行映射，建立清洗-元件控制关系，示例性的，通过历史清洗记录、实验数据收集包括清洗特征集和清洗特征参数的相关数据，建立数据集，在数据集上进行关联规则挖掘，识别出频繁项集和关联规则，其中，频繁项集是经常同时出现的项的集合，关联规则描述了不同项之间的依赖关系。

基于挖掘到的关联规则，进行评估和筛选，评估指标包括支持度、置信度和提升度，其中，支持度衡量规则在数据集中出现的频率，置信度衡量规则的可信程度，提升度衡量规则中结果的改善程度。根据评估结果和需求，选择具有高支持度、置信度和提升度的关联规则作为清洗-元件控制关系，这些规则可以解释为清洗特征集与清洗特征参数之间的依赖关系，从而确定元件的控制策略。

基于所述清洗-元件控制关系、节能关系式，进行节能寻优，确定各元件的控制参数；

进一步而言，基于所述清洗-元件控制关系、节能关系式，进行节能寻优，确定各元件的控制参数，包括：

基于所述清洗-元件控制关系，以清洗效果拟合清洗目标物的线性关系式，获得清洗评价线性关系；

基于所述清洗特征集，获取清洗目标物的清洗目标值；

将所述清洗目标值作为约束条件，基于所述清洗评价线性关系、节能关系式，以清洗评价目标最大、能耗目标最小，构建适应度函数；

基于所述清洗目标物、所述清洗目标值，进行清洗宽容度分析，确定调整系数；

将所述调整系数加入所述适应度函数中，基于所述适应度函数进行清洗-元件控制参数的寻优，获得所述各元件的控制参数，其中，所述控制参数为满足清洗效果，能耗最小的控制参数。

通过实验数据、历史记录等收集各个清洗目标物和对应清洗效果的相关数据，提取与清洗效果有关的特征，包括清洗时间、污渍去除率、清洗质量等指标，基于确定的清洗-元件控制关系，建立线性函数以描述清洗效果与元件控制参数之间的线性关系，使用收集到的数据进行函数拟合，如使用最小二乘法，确定模型的参数，获得清洗评价线性关系，这是一个函数形式，将元件控制参数作为输入，预测清洗效果。

根据清洗特征集和清洗目标物的描述，确定清洗目标值，例如，设定某一位置的清洗效果为90%的覆盖率或达到特定的清洗质量标准。

将确定的清洗目标值作为约束条件，以使得后续优化过程中满足这些约束。所述清洗评价线性关描述了清洗效果与元件控制参数之间的线性关系；所述节能关系式描述清洗能耗与元件控制参数之间的线性关系，这个关系式涉及元件功率、清洗时间、能源消耗等因素。

将清洗评价和清洗能耗结合起来构建适应度函数，例如根据任务需求决定清洗评价和清洗能耗的相对重要性，以此设定权重系数，根据权重系数对其进行加权求和，计算结果即为清洗适应度，以此建立适应度函数，示例如下：

；

其中，

清洗宽容度表示在实际清洗过程中，目标物的清洗效果与期望值之间允许的差距范围。基于清洗目标物和清洗目标值，对不同特征、参数进行灵敏度分析，评估它们对清洗效果的影响程度，根据清洗宽容度分析的结果，确定调整系数，该调整系数用于对清洗元件控制参数进行调整，以达到在清洗宽容度内满足清洗目标值的要求，调整系数可以反映出目标物不同特征对清洗效果的重要性和敏感度。

将确定的调整系数加入适应度函数中，以考虑清洗宽容度和调整系数对目标值的影响，更新后的适应度函数同样同时考虑清洗评价指标的最大化和能耗目标的最小化。选择适当的优化算法来搜索最佳的清洗-元件控制参数组合，例如遗传算法、粒子群优化、模拟退火等，对每个元件的控制参数，根据其取值范围限定搜索空间，在搜索空间内搜索最优的清洗-元件控制参数组合，通过迭代和评估适应度函数的值，逐步优化参数，以达到清洗效果最大化和能耗最小化的目标。从优化过程中获得满足清洗效果和能耗最小的控制参数组合，这些参数将用于实际的清洗操作，以达到预期的清洗效果并减少能耗。

根据所述各元件的控制参数，生成控制指令发送至控制台进行元件运行控制。

根据获得的各元件的控制参数，生成相应的控制指令，控制指令可以是一组特定格式的命令或配置信息，用于告知控制台如何控制每个元件的运行状态。将生成的控制指令进行编码，通过网络连接发送到控制台，在控制台接收到控制指令后，进行解析和执行，根据指令中的控制参数，控制台相应地调整元件的运行状态和行为，以达到所需的清洗效果和能耗要求。

综上所述，本申请实施例所提供的超声波水洗机的节能控制方法及系统具有如下技术效果：

1.通过采集目标物的基础信息和清洗区域识别，获取清洗特征集，实现了对目标物的个性化清洗控制，从而满足不同目标物的清洗要求；

2.通过清洗特征参数和节能关系式的分析，实现了对清洗参数与能耗之间的关联性建模，可以根据实际清洗情况，准确估计和优化能耗，并降低水洗机的总体能耗；

3.通过匹配清洗特征集与清洗特征参数，确定清洗-元件控制关系，基于清洗-元件控制关系和节能关系式，结合节能寻优方法，可以精确调整各元件的控制参数，实现对控制参数进行实时调整和优化，以实现满足清洗效果要求的最佳控制策略；

4.通过生成控制指令并发送至控制台，实现了对水洗机元件的自动化运行控制，提高了操作的便捷性和效率。

总而言之，该节能控制方法通过精确的能耗分析、清洗效果优化和自适应的控制策略，解决了传统水洗机在能耗高、清洗效果不稳定和难以确定控制参数等方面存在的技术问题，并达到了降低能耗、提高清洗效果和实现自适应控制的技术效果。

实施例二

基于与前述实施例中超声波水洗机的节能控制方法相同的发明构思，如图2所示，本申请提供了超声波水洗机的节能控制系统，所述系统包括：

清洗区域识别模块10，所述清洗区域识别模块10用于采集清洗目标物的基础信息并对清洗目标物的清洗区域进行识别，得到清洗特征集；

清洗特征分析模块20，所述清洗特征分析模块20用于获取水洗机的基础信息、清洗元件及控制参数，基于所述基础信息，对所述清洗元件、控制参数进行清洗特征分析，确定清洗特征参数；

控制能耗分析模块30，所述控制能耗分析模块30用于基于所述清洗特征参数，进行清洗参数的控制能耗分析，拟合各清洗特征参数的节能关系式；

控制关系获取模块40，所述控制关系获取模块40用于利用所述清洗特征集与所述清洗特征参数进行匹配，确定清洗-元件控制关系；

节能寻优模块50，所述节能寻优模块50用于基于所述清洗-元件控制关系、节能关系式，进行节能寻优，确定各元件的控制参数；

元件运行控制模块60，所述元件运行控制模块60用于根据所述各元件的控制参数，生成控制指令发送至控制台进行元件运行控制。

进一步而言，所述系统还包括清洗特征集获取模块，以执行如下操作步骤：