玉米精密播种机智能控制系统的研究

目前,国内使用的精密播种机大多仍是采用地轮驱动排种器的机械式驱动方式,这种驱动方式在复杂的或有残茬覆盖的地表打滑现象严重,导致播种均匀性差;且传统的机械式排种装置采用手动调节齿轮改变传动比来调节播种株距,这种调节方式只能实现有级调节,无法满足无级调节需要。此外,由于精密播种机排种作业过程具有相对封闭的特点,仅靠人眼无法直接观察到具体的播种工况,一旦发生漏播现象就会严重影响作物产量。因此,结合上述现有精密播种机存在的一系列问题,课题采用传感器测控技术、无线传输技术和自动控制技术相结合的方法,研究开发了玉米精密播种机智能控制系统。该控制系统以单片机为主控芯片,采用步进电机驱动排种轴转动,依据建立的拖拉机前进速度、播种株距和步进电机转速之间的数学模型,实现了利用拖拉机前行速度控制排种轴转速来无级调节播种株距的目的;采用激光传感器监测播种工况,当发生播种故障时,单片机控制报警系统及时报警;同时采用迪文显示屏来实时显示播种参数信息,供驾驶员及时了解播种工况。另外,考虑到拖拉机驾驶室和排种器距离比较远且有线传输过于复杂,加之田间工作环境恶劣,因此,采用无线传输芯片来实现信号的传递。课题主要进行了以下研究工作:(1)完成了播种机单体的二维和三维设计,加工制造了播种机单体;(2)对控制系统的硬件部分进行搭建,通过查阅大量相关文献以及对相关电子元器件工作原理、优缺点以及适用场合都深入了解的基础上,确定了控制系统硬件各元器件的选型,并完成了相关电路的设计;(3)对控制系统的软件部分进行设计,采用C语言对控制系统进行模块化编程,主要包括对主程序、信息采集子程序、无线传输子程序、报警子程序、显示子程序、电机驱动子程序等的编程;(4)将设计的控制系统安装到精密播种机单体上进行多项试验,对得到的试验数据进行分析,得出结论,对不足之处做出改进。试验结果表明:控制系统可以依据拖拉机前行速度实时调节排种器转速,实现均匀播种,且控制系统的各项性能指标均达到了国家要求,故障报警装置报警可靠率高。