电控排种系统设计及试验研究

播种是农业生产中的重要环节,传统播种机的排种器由地轮驱动,地轮打滑现象时有发生,对排种均匀性产生较大影响。黄淮海地区施行小麦玉米轮作和免耕播种的种植模式,增加了播种作业难度,地轮打滑现象更为明显。为提高排种均匀性和系统的使用效率,本文设计了电控排种系统,该系统具有排种控制、监测功能,并具有单粒精播和精量条播两种控制模式。系统由转速检测模块、电机控制模块、人机交互模块、排种监测模块和RS-485通讯模块组成。本文重点建立了播种作业速度、电机转速、播种作业参数之间的数学关系模型,并运用模糊PID控制方法实现了直流无刷电机转速的闭环控制。通过Simulink仿真表明,与传统PID控制方法相比,模糊PID控制方法的响应时间缩短了 0.23s;通过电机转速控制精度试验表明,与传统PID控制方法相比,模糊PID控制方法的控制误差减小了 2.47%。由Simulink仿真和试验得出模糊PID控制方法具有更好的控制性能。本文进行了排种器试验台对比试验,与传统机械式玉米排种器相比,电控排种系统的排种合格指数提高了 4.77%,重播指数降低了 1.96%,漏播指数降低了 2.81%,合格粒距变异系数降低了 5.06%,系统具有更好的排种效果;然后在土槽试验台上对系统进行播种试验,试验结果表明系统的播种合格指数为96.74%、重播指数为2.15%、漏播指数为1.10%、合格粒距变异系数为16.24%,试验结果均满足国标要求,进一步验证了系统具有良好的排种性能;最后将系统应用在实际播种作业中,完成田间播种试验,试验结果表明系统的播种合格指数为84.21%,重播指数为2.63%,漏播指数为7.89%,合格粒距变异系数为22.15%,电控排种系统的实际工作性能较好。将电控排种系统应用在玉米精量排种器中,并通过试验验证系统具有较快的响应速度和较高的控制精度,在实际作业过程中可稳定运行,具有较好的可靠性和排种作业性能。