气吸圆盘式排种器智能设计与优化系统研究

【目的】气吸圆盘式排种器广泛应用于大型精密播种机,能够有效提高农作物播种效率、降低农业生产成本,促进我国农业生产发展。针对排种器传统设计方法中计算量大、设计效率低、研发周期长、试验和制造成本高等问题,构建了一套气吸圆盘式排种器智能设计与优化系统。【方法】基于对气吸圆盘式排种器的设计,采用基于本体式和产生式相结合的知识表示方法,建立设计知识库;采用基于规则和实例相混合的推理机制构建推理机;以Visual Studio编程软件为平台,利用VB.Net为开发语言对系统的人机交互界面进行设计;采用动态超链接库模式对SolidWorks软件进行二次开发,基于ADO.Net技术建立智能设计系统与MySQL数据库之间的链接;以吸室真空度、吸孔直径和吸孔个数为优化变量,合格指数、重播指数和漏播指数为评价指标,构建了DEM-CFD气固耦合的仿真平台,通过开展三因素五水平二次回归正交旋转组合仿真试验,建立优化变量与合格指数、重播指数、漏播指数之间的数学模型。利用MATLAB软件并基于NSGA-II算法对此数学模型进行多目标优化并得到一组Pareto非劣解集,选取合格指数最高的一组解对排种器模型进行结构优化,并对优化后的排种器模型进行仿真验证,进而将优化后的模型存入模型库。【结果】利用该系统智能设计并优化了气吸圆盘式大豆排种器,获得了最佳的结构模型和作业参数。与优化前相比,合格指数提高1.23%,重播指数降低18.44%,漏播指数降低39.76%。【结论】该智能设计与优化系统可以有效提高气吸圆盘式排种器的设计知识的重用率,缩短研发周期并根据用户需求自动生成排种器模型,大大提高了气吸圆盘式排种器的设计效率。

气吸圆盘式微型薯排种器充种性能模拟与试验

为提高气吸圆盘式微型薯排种器充种性能,以云南丽薯6号微型薯为播种对象,基于离散元法,以种子平均法向应力方差为指标,对振动频率和振动幅度分别进行数值模拟,并对上述因素进行单因素试验,试验结果与仿真效果一致。结果表明:增加振动频率和振动幅度可以增大种子平均法向力方差,增强对种子的扰动性,从而提高充种性能。为寻求最佳工作参数组合,采用三因素五水平二次旋转正交组合试验方法,对排种器进行排种性能试验,并对试验结果进行优化与验证。结果表明:在作业速度为2.4 km/h,吸种负压为6 kPa,种层高度为70 mm,振动频率为6.5~6.9 Hz,振动幅度为20~21 mm时,合格指数大于95,重播指数和漏播指数小于2.5。