【摘 要】
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目前,国内所使用的播种机大多采用地轮驱动排种器的方式进行播种,当土壤表面覆盖秸秆或土壤湿度较大时会造成地轮打滑,导致播种不均匀、播量不准确等问题,而且传统播种机需要手动改变播种机传动机构传动比大小调节种间距,无法实现无级调节。其次,播种过程处于一个相对封闭的环境,仅依靠人眼无法直观看到播种状态,当发生播种异常时无法被及时发现。此外,传统播深测量方法效率低且精度不高。针对我国现有播种机存在的一系列问
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目前,国内所使用的播种机大多采用地轮驱动排种器的方式进行播种,当土壤表面覆盖秸秆或土壤湿度较大时会造成地轮打滑,导致播种不均匀、播量不准确等问题,而且传统播种机需要手动改变播种机传动机构传动比大小调节种间距,无法实现无级调节。其次,播种过程处于一个相对封闭的环境,仅依靠人眼无法直观看到播种状态,当发生播种异常时无法被及时发现。此外,传统播深测量方法效率低且精度不高。针对我国现有播种机存在的一系列问题,本文在前人研究基础上,采用单片机技术、电机控制技术、传感器技术相结合的方法,设计一套气吸式免耕玉米播种机智能控制系统,该控制系统以单片机为主控芯片,能够实现播种电机速度闭环控制、播种状态监测、播种深度测量以及人机交互等功能。本文主要进行了以下研究工作:（1）播种机结构优化:优化2BYQD-4A1型电控玉米免耕播种机机械结构,在保留开沟、覆土等功能的基础上,重点对播种驱动方式进行改进,采用直流电机代替地轮作为播种驱动方式,避免地轮打滑导致播种均匀性差且能实现排种轴转速无级调节。另外,在每个播种单体上分别安装播种监测模块和播深测量模块。（2）播种电机速度控制模块设计:播种电机速度控制模块根据播种速度、目标种间距和驱动电机速度三者之间的关系建立对应数学模型,并结合所设计的卡尔曼滤波融合遗传PID控制算法实现播种驱动电机速度闭环控制,以提高播种均匀性。（3）播种状态监测模块设计:播种状态监测模块采用红外光电传感器对播种状态进行监测,并根据凸透镜成像原理对传统红外光电传感器监测模块进行优化。播种过程中人机交互界面能够实时显示播种量,当发生重播、漏播或堵种等播种故障时会触发声光报警模块提醒作业人员及时采取措施,减少农业损失。（4）播深测量模块设计:播种深度测量模块通过双路超声波传感器分别采用直接和间接的方式采集播种深度值,并结合所设计的卡尔曼滤波数据融合算法对双路超声波数值进行滤波融合处理,以获取更加精确的播种深度值。设计相关田间试验验证气吸式免耕玉米播种机智能控制系统播种性能、监测性能和播深测量性能。通过对试验结果进行分析得到以下结论:播种电机转速能够很好的匹配拖拉机行进速度,播种均匀性较好;播种监测系统监测精度高且声光报警系统较为灵敏;播深测量系统的精确度能够满足播种行业要求。图[55]表[11]参[103]
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