变量播种是一种根据土壤的养分、光照、蓄水能力等因素合理精准地投放播种量的精准农业技术,不仅能大幅度增加作物产量,同时节约了用种量。变量播种控制系统作为变量播种实施的载体,从实现原理上分为实时传感器式和处方图式变量播种控制系统,而处方图式变量播种控制系统集成了全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）等前沿技术,是未来精准农业发展的主流方向。对于变量播种控制系统的研究,国内虽已在播种电驱控制方面进行了深入研究,但还未有完整可用的变量播种控制系统,而国外现有变量播种控制系统结构复杂,且不适用于国内排种器的驱动和控制。针对以上问题,提出一种处方图式变量播种控制方法,创新设计了一种驱动平稳、控制精确的变量播种控制系统,同时为实现控制系统各行独立播种和高控制精度,对播种单体定位模型、播种距离滞后补偿算法、转弯补偿算法等进行研究。主要研究内容与创新性成果可以归纳为以下几点:（1）提出了基于Android控制终端的处方图式变量播种控制方法,实现了字段标记匹配法提取GPS空间定位信息、Map View加载和显示处方图、QueryTask查询处方图播种、GraphicsLayer标记和显示已播区等功能,同时构建了排种器电机转速与播种量、前进速度间的数学模型,实现了实时的变量播种控制。台架试验表明,在6、8、10 km/h的前进速度和5 Hz的GPS定位频率下,播种量精度大于98.87%,播种量变异系数小于0.85%,在田间试验条件下播种量精度高于96%,各行间播种量变异系数低于1.56%,表明该控制方法可稳定、准确地控制播种单体按处方图进行变量播种。（2）构建了基于CAN总线的变量播种电驱控制系统。分析排种器不同电驱方式并基于齿轮强度设计与校核思路,提出并设计了一种适用于气压组合孔式精量排种器的齿轮、外齿圈周向电驱传动机构,实现了电机对排种盘平稳、可靠的驱动和控制;采用通讯信息集中管理和分布控制的思路,设计了一种基于STM32通讯控制器,实现了控制系统各部件间变量作业信息的快速、准确传输,并基于通讯控制器开发了标识符列表模式下的CAN通讯算法,实现控制系统对播种单体播量的准确控制和单体数量的灵活拓展,同时设计了 CAN通讯节点故障检测方法对各行播种节点的通讯状态进行监测,保证了控制系统通讯的稳定和可靠。（3）为降低控制系统的播种滞后距离,采取超前控制的思路构建了直行变量播种距离滞后补偿模型及算法,同时在补偿模型中加入前进速度、GPS定位频率作为影响因子,以减弱前进速度增大和GPS定位频率减小造成的播种滞后距离增加的影响。采用实验测量和理论计算得到控制系统的滞后时间,并以该滞后时间作为滞后补偿算法的补偿量对播种滞后距离进行补偿;台架试验结果表明,研究的滞后补偿算法可明显减小播种滞后距离,并削弱前进速度、GPS定位频率对播种滞后距离的负面影响;田间对比试验进一步验证了滞后补偿算法对播种滞后距离减小的作用,试验结果表明,控制系统采用滞后补偿算法后的播种滞后距离最大减小1.95 m,其减小后的滞后距离基本维持在1m以内。（4）分析直行变量播种过程中GPS接收机与各播种单体间的位置关系,建立了任意前进方向下的直行变量播种单体定位模型,实现通过GPS接收机定位的单一坐标计算得到所有播种单体的位置坐标,同时结合CAN总线分布式控制、QueryTask处方图查询实现对各播种单体播种量的独立控制。播种单体的独立控制试验表明,控制系统无论进入凸形、凹形还是凸凹形边界,其播种拟合度值始终处于0.07～0.63的范围内,与其对应的理论播种拟合度值0.29、0.29、0.91相比,不易受播种边界形状的影响,从而说明控制系统对各播种单体具有较好的独立控制性能。（5）依据阿克曼转向原理对转弯过程播种机与拖拉机的位置关系进行建模,结合GPS连续定位的三个位置点采用“三点定圆”的方式计算转弯半径,建立了转弯播种定位模型,实现了转弯播种条件下对各播种单体位置坐标的定位,同时依据各播种单体的转弯半径并结合前进速度设计转弯补偿算法,实现根据转弯半径对各播种单体的播种速度进行补偿和调整。转弯播种试验表明,随着转弯半径的减小,控制系统的播种量精度、变异系数没有明显变化,其播种量精度稳定在97%以上,各行间播种变异系数在1.52%以下,而未进行转弯补偿的播种量精度、变异系数的理论值随着转弯半径的减小明显变差,从而表明研究的变量播种控制系统能保证转弯播种过程内外侧播量疏密一致。