精密播种机下压力和播深CAN总线监控与评价系统研究

为实现精密播种作业中播种下压力和播深的实时监控和质量评价,设计了一种多行播种机下压力和播深CAN总线监控与评价系统.系统采用基于角度和轴销传感器的播深和下压力测量装置,优化设计了液压驱动和分区控制的气压驱动装置,开发了基于CoDeSys(Controlled development system)编程环境的智能终端交互界面和ECU(Electronic control unit)控制程序,实现了基于CAN总线通信的作业参数监测控制和质量评价.通过搭建的室内试验台完成了播深和下压力静态建模试验,建立了适应不同设定播深的下压力测量模型.分区控制系统响应测试试验表明,在调节范围(0.2 ～0.6 MPa)内,系统超调量低于5.97％;响应时间与控制行数和设定气压正相关;在设定气压(0.1～0.6MPa)范围内,6行播种机调节时间不超过2.35s.为测试系统工作性能,在25、50、75 mm 3种设定播深下,对左区控制(600 N)、右区控制(300 N)、机械调节和自重调节4种控制方式进行了田间性能试验.土壤压实和播种下压力控制效果试验表明,主动分区控制方式可实现更为稳定的土壤紧实度,且在浅旋地块环境下,右区控制方式可达到最优的下压力稳定性,其控制合格率不小于95.78％;播深控制效果试验表明,随着设定播深的增大,播深质量显著降低,在设定播深25 ～ 75 mm范围内,左区控制、右区控制、机械调节和自重调节对应的最小播深合格率分别为91.92％、92.53％、70.44％和58.72％,对应的最大标准差分别为2.22、3.11、3.69、7.70 mm,对应的最大变异系数分别为3.52％、4.40％、4.96％和14.01％.相比机械调节和自重调节,分区控制系统提高了单体下压力和播深稳定性.