浅谈我国电驱动精量排种器研究进展

精量播种是通过使用精量(密)播种机,依据农艺标准规定的行距、粒距、深度等参数要求,将精确数量的种子均匀地播入土壤,不仅可以减轻工作强度、提高播种效率、节约成本,同时能够充分利用土壤的养分和水分、提高种子的出苗率。排种系统是精量播种机的核心单元,对作业精度、效率、便捷性等起着关键作用。精量排种器是实现精准排种动作的硬件载体,其工作过程大致可分为充种、携种、护种、清种和排种。根据取种动力不同,可分为机械式排种器和气力式排种器两大类。目前,精量排种器发展快速,多采用电机驱动形式提高了智能化水平,采用的电机主要有步进电机、直流伺服电机、直流有/无刷电机三大类。课题组以我国精量排种器为研究对象,综合国内电驱动精量排种器研究现状,系统阐述了精量排种器的结构形式、工作原理及各类精量排种器直流电机驱动形式。针对当前研究中存在的问题提出了发展建议,为先进智能播种技术及精细化装备的开发设计提供参考。

基于模糊PID的玉豆带状复合适速排种控制系统设计与试验

为解决大豆玉米带状复合播种机多采用地轮驱动导致株距均匀性低和现有电驱播种机大多无法同时播种两种作物种子的问题,设计一种基于模糊PID的玉豆带状复合适速排种控制系统。该系统主要由STM32主控制器、GPS/BD测速模块、人机交互设备和驱动单体组成,采用CAN总线分布式控制各播种单体排种器转速,建立电机驱动信号与作业参数的数学模型,引入模糊PID算法并将转速差值作为反馈构建闭环控制系统,分别使大豆排种器和玉米排种器的转速快速准确地跟随播种机行进速度变化。台架试验表明,恒速作业状态下转速变异系数小于8.50%,株距变异系数均小于10.00%;动态调速过程中转速跟随性好,株距变异系数小于15.00%;引入模糊PID算法后,大豆株距合格指数大于92.00%,玉米株距合格指数大于94.00%,较无PID算法大豆株距合格指数提高2.03%,玉米株距合格指数提高1.59%。田间验证试验表明,电驱作业方式大豆株距合格指数均大于91.00%,较地轮驱动作业方式提高1.80%;玉米株距合格指数均大于93.00%,较地轮驱动作业方式提高1.68%。综上,本研究电驱排种控制系统解决了电驱无法同时播种两种作物种子的问题,并提高了排种性能。