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水稻种植是其生产过程中的重要环节,其种植质量的好坏,将直接影响到其出苗、分蘖和生长,进一步影响水稻生产的经济效益。通过在农场调研和查阅相关文献发现,市场上现有的精量水稻直播机多数采用机械式播量可调装置,播量在一定范围内实现调节,易存在排量不稳定、播量调节精度不高等问题,造成播种不均匀,使得播种效果与预期相差较大,甚至会造成大量减产,不能完全满足农艺播种要求。因此,这就需要我们研制更加先进的播量可调式水稻精量播种机。 本文在查阅大量国内外参考文献和实地农场农户调研的基础上,设计了一套基于播量控制模型的水稻精量播种控制系统。本文通过试验研究,建立了水稻播量与其关键影响因素(稻种含水率、排种轮转速n、种层高度h)间的数学模型,基于模型开发了播量调控系统,实现播量精准调节,达到精量播种的目的。本系统通过触摸屏实现人机交互,可进行稻种类型、亩播量和含水率选择设定。工作时,触摸屏界面实时显示播种机前进速度v、排种轮转速n、种层高度h、已播种面积s和行进距离l。 本研究主要包括以下内容: (1)完成整个基于播量控制模型的水稻精量播种控制系统设计。该系统主要包括主控制器、电源转换模块、数据采集模块、执行模块和参数显示模块。田间工作时,该系统的线路会集中安装在一个控制柜中,增强系统稳定性,避免田间复杂环境带来的影响。 (2)建立水稻播量控制模型。设计室内台架排种试验,分析稻种含水率、排种轮转速n及种层高度h对水稻排种器单圈排量q的影响情况,并建立播量控制随动模型。 (3)设计触摸屏人机交互界面。可随时控制系统运停,便于操作人员实时掌握控制系统运行情况。实时显示播种机前进速度v、排种轮转速n、种层高度h、已播种面积s和行进距离l运行信息。 (4)控制系统台架试验。搭建软硬件系统平台,包括PLC控制器、霍尔测速和超声波测距传感器、触摸屏已及执行电机的选型与设计,设计硬件原理图,进行软硬件系统调试。试验证明,控制系统运行稳定,实现播量精准调节。 本研究建立了多因素影响下的水稻播量控制模型,将其作为控制系统核心部分,测速和测距传感器实时检测机车前进速度及种层高度,根据控制模型实时控制播种量,从而达到精确播种的效果。为智能化大型水稻精量直播机的研制提供理论依据。