基于传感和信息采集的自主导航免耕播种机设计

为了提高免耕播种机的自动化程度,设计了一款新的具有自主导航和路径规划功能的免耕播种机。该播种机能够很好地估算出入射信号的个数和方向,克服了传统定位精度低的缺点,可以有效解决密集信号环境中多个辐射源的高分辨率、高精度测向定位问题。为了验证免耕播种机的性能,对使用DOA估计信号后的播种机进行了性能测试。测试发现:其播种误差要明显小于单纯使用最小二乘法和双曲线测量法,播种合格率最高达到了98.7%,变异系数最低为1.35%,播种的精确性和稳定性较高。通过对比传统播种机和本文设计播种机的播种时间,本文设计的播种机播种时间有所缩短,播种效率有了大幅度的提高,免耕播种性能好,可以在自动化播种作业中进行推广。     

基于传感和信息采集的免耕智能播种机设计

针对现有免耕播种机的缺陷,对现有的技术方案进行了创新和改进,设计了一台全新实用的免耕播种机。针对当前免耕播种机不能调整株距的问题,设计了多级链轮调节系统,可以通过改变传动比和调速,实现株距控制。针对当前免耕播种机对种粒大小适应性不强的问题,设计了多个窝眼轮串联的排种器,从而适应了各类种子的播种。针对入土器粘土和夹土阻塞等问题,设计了全新的凸轮开合机构。利用传感信息采集技术实现了免耕智能播种机的自动株距调整,提高了播种精度。通过对播种机的试验研究发现:播种机的播种株距均匀,其单粒率、空穴率、重播率和籽粒破碎等各方面的播种质量都优于传统的播种机械,并且实用性更强,更易于推广。     

气吸式玉米电动播种机控制系统设计与试验

为提高气吸式播种机播种、施肥作业的自动化程度和作业质量,研制了气吸式玉米播种机电动播种及施肥控制系统。以嵌入式工控机为系统核心,单片机、电机、传感器构成播种和施肥控制器,每个排种器和排肥器配置独立电机和控制器,核心机把输入的株距、施肥量等信息通过CAN总线传输给控制器,控制器根据作业信息和作业速度实时调节排种电机和排肥电机转速、播种速度和施肥量。试验结果表明:样机株距合格率97.1%,施肥相对误差3.3%,可实现一机播多种作物,减少了机械调整操作,提高了播种的自动化程度。     

一种播种株距无级调节装置

根据播种量无级调节的需求,设计一种用于播种机上的播种株距无级调节装置,安装于播种机的地轮或镇压轮与排种器之间,通过改变排种器的排种盘与地轮或镇压轮的转速比实现播种机的播种量的调节,对于穴播作业的播种机即是调节播种株距。该装置适用于多种形式排种器的播种机,能无级调节播种株距,也可用于排肥量的无级调节。本文阐述该装置的结构组成、实现株距无级调节的工作原理和操作方法,对播种株距调节的工作参数及株距调节范围的计算方法进行分析研究。     

基于PLC监测系统和远程控制的玉米播种机设计

为了提高玉米播种机的自动化水平和播种精度,设计了一种新型的基于PLC监测系统的远程控制玉米播种机,并对玉米播种机的开沟机械装置和播种机械装置进行了改进,结合PLC监测和控制技术,实现了播深、排种精度和播种机行驶方向的实时监测和控制。为了实现播深和排种精度的自动化调节,使用PLC对开沟器和排种轮进行实时监测,并利用四连杆结构和直流驱动电机对其进行控制,采用灰色预测模型对排种器的排种轮转速进行预测,可以有效地提高播深和播种精度控制的自动化水平。最后,对播种机的性能进行了测试,通过测试发现:基于PLC监测系统的远程控制播种机可以有效地对排种轮转速、播种机行驶速度、行驶方向进行实时监测,播种机的漏播率和重播率都较低,满足高精度播种机的设计需求,为现代化播种机的设计提供了较有价值的参考。     

2BMFY-4型玉米免耕播种机研制与试验

针对山东省小麦玉米一年两作轮作区的农艺特点,以及小麦收获后秸秆覆盖量大、免耕播种玉米时容易产生堵塞等问题,研制了2BMFY-4型智能玉米免耕播种机。设计了苗带浅旋动力防堵结构,能防止小麦秸秆在排肥开沟器耧腿上的堆积;设计了垂直勺盘式排种器与种肥一体式开沟器相结合的形式,能够有效降低排种高度并提高播种精度;研制了株距调节变速器,播种作业时能适应多种玉米种植农艺规格和不同玉米种子公顷株数的要求。根据免耕播种机田间高速作业时性能监测的要求,研发了可视化分布式的播种作业性能监测系统。播种试验结果表明,动力防堵单体解决了相邻两组施肥播种开沟器的拥堵问题,通过性良好,种肥施播深度变异系数分别为17.2%,18.6%,株距合格率为97.2%,监测仪计数精度96%,播种作业效率和精度明显提高;免耕播种时,一次可同时完成小麦秸秆粉碎后抛、小麦根茬破碎、开沟施肥、播种、覆土镇压等多个农艺环节,作业费用降低了30%左右;作业时,刀轴上甩刀入土浅,动土量为20%,土壤扰动小。     

基于系统集成的种肥控制布局设计

为了实现施肥播种的高精度控制,设计了种肥控制系统,包括播种控制和施肥控制。播种时,首先检测施肥播种机前进速度,根据播种间距设定值,控制排种轴转速;排种轴通过PID方法进行调速控制,采用PSO方法迭代计算PID调整参数。施肥控制中,首先建立每公顷施肥量和排肥器每分钟排肥量之间的关系,再建立排肥轴转速和每分钟排肥量之间的模型,并根据试验对其进行标定。结果显示：排肥轴转速和每分钟排肥量呈线性关系,线性决定系数达到0.99;漏播率范围为4.6%～6.7%,重播率范围为1.2%～2.7%;排肥相对误差分布范围为1%～8.4%。     

基于模糊神经网络的液压式播种机电气控制系统研究

播种机电液悬挂系统主要用于在使用过程中对播种机具进行调节,以实现播种深度和播种间距的控制。为了提高电液悬挂系统的控制精度和智能化水平,将模糊神经网络理论引入到了控制系统的设计上,通过PID反馈调节的方式,实现播种机具的自动化提升或者降低,保证播种机具在预定的耕深下工作。模拟免耕播种的作业环境,对模糊神经网络PID控制系统进行了测试,结果表明:在播深自动化调节过程中,系统的响应速度较快,响应精度较高,从而验证了方案的可行性。     

加速补种的马铃薯播种机控制系统研发

针对当前马铃薯播种难以满足轻简、高效、均匀、精准和联合播种作业的需求,以及无法改善播种过程中的漏播和仍然依靠人工辅助补种等问题,研发了一种基于单片机控制的集排种、检种和补种于一体的马铃薯播种机。阐述了播种和加速补种的控制原理,建立播种机行走路径与排、补种之间的数学模型,并给出了主要硬件电路和软件流程的相关设计。所设计的播种机以2～10 km/h速度作业,株距设置为300 mm。分段多组田间试验结果表明,播种机漏播率≤1.24%,株距平均值307.5 mm,株距变异系数2.41%,各项指标符合马铃薯播种机技术国家标准,满足马铃薯高效、精准和无人工辅助播种作业的需求。      

2BM-5型气吸式免耕播种机田间播种性能试验

为提高2BM-5型气吸式免耕播种机的播种精度,对该机关键部件改进优化后,进行了田间播种性能试验。结果表明:播种机传动轮的滑移率为5.7%,轮子下陷深度均值17mm,前进速度为3~5km/h的范围内播种深度保持在30~70mm之间,破土宽度在前进速度为3~5km/h的范围内保持在50~100mm之间,粒距合格指数为86.01%,重播指数7.74%,漏播指数6.33%,平均合格粒距变异系数4.86%,各行排肥量一致性变异系数均值为3.44%,总排肥量稳定性变异系数均值为0.26%,播种深度合格率均值为89.81%,排肥深度合格率均值为88.23%,均符合免耕播种技术指标。     

小麦对行免耕播种机试验研究

为解决一年可熟区小麦免耕播种作业的技术难题，提出了小麦对行免耕播种的思想；设计了2BMD-12型小麦对行免耕播种机．在玉米行何播种小麦．避开玉米秸秆和根茬。采用了新型高效的带状粉碎防堵机构，防堵性能优良。田问性能试验表明：2BMD-12型小麦对行免耕播种机在玉米直立秸秆和大量秸秆覆盖下。如能实现对行，可以顺利进行播种作业，满足作业质量和作物高产对施肥量的要求．适合我国中小地块、中小功率的特点。     

深松少耕棉花施肥覆膜播种机的设计与试验

针对山东棉花产区的抗旱播种和免耕播种的种植条件,研制了采用≥66.2k W拖拉机提供动力的2MBJ-2型深松少耕棉花施肥覆膜播种机。该播种机采用深耕单轴旋耕犁、可控施肥装置、株距可调式仿形播种装置和一体化覆膜装置,可一次性完成耕整地、灭茬、定量施肥、平整地、精密播种、覆膜和膜上覆土等田间作业。在山东省利津农机专业合作社进行田间试验,结果表明:该播种机作业稳定性高,漏播率1.875%,重播率3.45%,株距合格率94.68%,播深合格率89.5%,作业效率0.53~0.8hm2/h,各项技术指标满足铺膜播种机行业标准的要求。     

基于人工势力场和遗传算法的播种机路径规划设计

为了提高播种机对复杂地块的自适应能力,提升播种机的播种精度和播种效率,提出了适合精播机的基于子区域的折返全区域覆盖路径规划方法,并对播种机的排肥器和排种器进行了改进,以适应自动路径规划的需要。为了优化基于子区域的路径搜索方法,使用人工势场和遗传算法对寻优方法进行了优化,提高了算法的效率。为了测试该方法的有效性和可靠性,将路径规划系统安装到了播种机械上,通过对播种的测试发现,该方法实现了复杂地块播种的全区域覆盖,并且可以有效地躲避障碍物。对3种不同的算法进行对比测试发现:基于遗传算法的子区域路径规划模型的寻优效果最佳,其覆盖面积大,转弯次数少,用时少,最短时间为11.25 min,仅为其他算法时间的1/2,路径划分效率较高,满足智能化精密播种机的需求,可以在精密播种机的路径规划系统中使用。     

自动导航与测控技术在保护性耕作中的应用现状和展望

实现智能化是提升保护性耕作机具作业质量和效率的重要途径，自动导航与测控技术作为智能化技术的重要组成部分，近年来在保护性耕作中的应用发展迅速。本文首先从接触式、机器视觉式和GNSS式三种免少耕播种自动导航技术入手，阐述了自动导航技术在保护性耕作中的应用现状；然后对作业参数监测技术的发展动态进行了详细介绍，包括地表秸秆覆盖率的快速检测技术、免少耕播种机播种参数监测技术及保护性耕作机具作业面积监测技术；之后阐述了保护性耕作机具作业控制技术的发展现状，主要介绍了免少耕播种机漏播补偿控制技术和作业深度控制技术。最后在总结自动导航与测控技术在保护性耕作中现有应用的基础上，展望了未来保护性耕作机具自动导航技术、作业参数监测技术和保护性耕作机具作业控制技术三者的研究方向。     

双层施肥旋耕播种机的设计

设计了一种双层施肥旋耕播种机,在旋耕播种的同时施深、浅2层肥。通过对其功率消耗,深开沟器的分析和计算,表明双层施肥作业原理是可行的、合理的,深开沟器能够满足工作要求。该机集旋耕、深施底肥、播种、施种肥等多项作业于一机,提高了工作效率。     

大豆玉米带状复合种植专用播种机现场演示验证技术要求

大豆玉米带状复合种植模式是实现“玉米不减产 多收一季豆”的可行途径,但是这与各地现有种植模式有很大差异,给播种机播种施肥等作业提出了新的要求。系统梳理该种植模式的特点,一是精量播种,玉米单粒播种,大豆每穴1或2粒;二是行距、株距缩小,合理密植。大豆株距7~10 cm,行距25~30 cm或40 cm;玉米株距8~11 cm或14 cm,行距40 cm;大豆玉米行间距60~65 cm或70 cm。三是单位面积施肥量一个加大,一个减小。玉米高氮缓释复合肥每公顷750~975 kg,大豆低氮缓释复合肥每公顷225~300 kg,“4+4”和“4+6”种植模式施肥量还要适当增加。简要介绍对应专用播种机应考核的主要内容、合格指标及验证方法,如大豆玉米带状复合种植专用机播种机安全性、适用性、先进性应达到的要求、验证实施的技术要点;阐述验证结论获取及其局限性,提出促进专用播种机发展的3条建议：增加配置、改进性能;培训农户和完善农艺;长短结合、耐心培育促发展。     

基于压电薄膜的免耕播种机播种深度控制系统

为使免耕播种机在秸秆覆盖地作业时自动保证播种深度的一致性和稳定性,设计了一种主动作用式播种深度自动控制系统。采用聚偏二氟乙烯(Polyvinylidence fluoride,PVDF)压电薄膜传感器将免耕播种机限深轮的胎面形变量转换为电压信号,信号处理电路对传感器产生的信号放大滤波,提取信号峰值,系统根据峰值信号实时监测播种单体对地表的压力,控制信号形成电路在压力不足时发出控制信号,控制安装在播种机机架与播种单体四连杆间的空气弹簧产生推力,使播种单体能够产生对地表的压力,从而保证播种深度的一致性。试验结果表明,所设计的主动作用式播种深度自动控制系统能够精确控制开沟深度,仿形性能可靠,作业速度为5~8 km/h时,播深合格率达到90%,作业速度大于8 km/h时,播深合格率明显高于被动作用式播种深度控制装置。