电控排种系统设计及试验研究

发布时间：2023-12-04 17:59

　　播种是农业生产中的重要环节,传统播种机的排种器由地轮驱动,地轮打滑现象时有发生,对排种均匀性产生较大影响。黄淮海地区施行小麦玉米轮作和免耕播种的种植模式,增加了播种作业难度,地轮打滑现象更为明显。为提高排种均匀性和系统的使用效率,本文设计了电控排种系统,该系统具有排种控制、监测功能,并具有单粒精播和精量条播两种控制模式。系统由转速检测模块、电机控制模块、人机交互模块、排种监测模块和RS-485通讯模块组成。本文重点建立了播种作业速度、电机转速、播种作业参数之间的数学关系模型,并运用模糊PID控制方法实现了直流无刷电机转速的闭环控制。通过Simulink仿真表明,与传统PID控制方法相比,模糊PID控制方法的响应时间缩短了 0.23s;通过电机转速控制精度试验表明,与传统PID控制方法相比,模糊PID控制方法的控制误差减小了 2.47%。由Simulink仿真和试验得出模糊PID控制方法具有更好的控制性能。本文进行了排种器试验台对比试验,与传统机械式玉米排种器相比,电控排种系统的排种合格指数提高了 4.77%,重播指数降低了 1.96%,漏播指数降低了 2.81%,合格粒距变异系数降低了...

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容及方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线
第2章 电控排种系统硬件设计
    2.1 系统硬件总体方案设计
    2.2 主控单元
    2.3 测速模块
        2.3.1 测速方式
        2.3.2 测速原理
        2.3.3 测速轮的设计
        2.3.4 测速电路设计
    2.4 排种控制模块
        2.4.1 直流无刷电机及其驱动器
        2.4.2 排种控制电路设计
    2.5 排种监测模块
        2.5.1 排种管监测
        2.5.2 种箱监测
        2.5.3 报警电路
    2.6 人机交互模块
        2.6.1 显示屏与独立按键
        2.6.2 电路设计
    2.7 RS-485通讯
    2.8 电源模块
        2.8.1 12V转5V方案
        2.8.2 12V转24V方案
    2.9 硬件抗干扰设计
    2.10 本章小结
第3章 电控排种系统软件设计
    3.1 编程语言与开发环境
    3.2 数学关系模型
    3.3 软件总体方案
    3.4 速度采集模块软件设计
    3.5 电机控制模块软件设计
    3.6 排种监测、报警模块软件设计
    3.7 人机交互模块软件设计
    3.8 RS-485通信模块软件设计
    3.9 软件抗干扰设计
    3.10 本章小结
第4章 模糊PID控制方法及系统仿真分析
    4.1 PID控制策略
        4.1.1 PID控制原理
        4.1.2 增量式PID控制
        4.1.3 临界振荡法(Z-N法)参数整定
    4.2 模糊PID参数自整定
        4.2.1 模糊控制原理
        4.2.2 模糊PID参数整定
    4.3 算法仿真分析
        4.3.1 电机的数学模型
        4.3.2 PID控制的Simulink仿真
    4.4 本章小结
第5章 试验与结果分析
    5.1 实验室调试试验
        5.1.1 转速检测试验
        5.1.2 电机控制精度试验
    5.2 排种性能测试试验
        5.2.1 排种器试验台排种试验
        5.2.2 土槽试验台播种试验
        5.2.3 田间播种试验
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
在读期间发表学术论文
个人简介
致谢
附件



本文编号：3870431