播种机气动式下压力控制系统设计与试验

简介

为保证播种机适宜的压实力和稳定的播种深度,提高种子出苗品质,促进后期生长发育,针对现有下压力测量方式灵敏度低、且缺少快速有效精准控制模型的问题,提出一种基于气囊压力和仿形四连杆倾角的播种下压力控制方法。采用一阶低通滤波的轴销传感器下压力监测方式,设计了气动式下压力监控系统,包括气压驱动装置、倾角传感器、数据采集控制卡及上位机控制软件等,轴销传感器和倾角传感器分别实时测量限深轮对地下压力和仿形四连杆倾角,并反馈给上位机,经过模型计算后控制数据采集控制卡发送信号调节气压驱动装置,保证限深轮对地下压力在设定范围内。室内建模和响应测试结果表明,在不同气囊压力和四连杆倾角设置下,建立的播种下压力控制模型校正决定系数为0.9743,均方根误差为49.41N,试验验证模型预测均方根误差为39.51N,对播种下压力具有较好的控制准确性;在0.1~0.6MPa压力设定下,气囊充气阶跃响应平均超调量3.83%,平均稳态误差0.0052MPa,平均调节时间0.42s,满足作业需求。田间播种深度控制性能试验结果表明,在6~10km/h作业速度范围内,气动式下压力控制系统对播种深度具有稳定可靠的控制性能,系统播种深度合格率不小于98.91%,特别是在10km/h高速作业时,播种深度标准差为3.46mm,变异系数为6.97%,显著优于被动弹簧式下压力调节方式。