自动控制论文第五篇：研究播种机的播量自动控制及防漏播技术
摘要：播种机是农业生产中使用最广泛的农业机械之一，现阶段的播种机技术主要以机械式作业为主，其电气自动化程度相对不高。为进一步提高播种机的工作性能，减少作业过程中存在的播量不精确、播量不足等问题，研究播种机的播量自动控制技术具有现实意义。主要介绍了播种机的播量自动控制技术实施的可行方案，并对如何预防和减少播种机的漏播问题进行了分析和说明。
关键词：播种机; 播量; 自动控制; 防漏播;
0 引言
播种机的工作性能对播种质量和农作物的实际产量影响很大，优质的播种作业是农作物良好生长和发育的基础，传统的播种机技术对于播种量调整主要以人工调整为主，且对于播种过程出现的漏播、种子不足等问题不能及时的进行反馈，易产生大面积作业不良、播种量不合理或漏播问题。因此，为进一步提高播种机的工作能力，优化播种机操作、控制的合理性，减少作业过程中可能出现的故障问题，提高播种机的自动化程度十分必要。从目前来看，我国的播种机机械技术已经比较成熟，但是播种机在自动控制和故障检测方面的技术研究却相对不足，因此通过电子控制技术提高播种机的工作性能，确保播种作业的可靠性对于提高农业生产的最终收益十分有利。
1 播种机的播量自动控制技术
1.1 技术实现的基础条件
要实现播种的自动控制，主要应进行以下几方面操作:一是重新设计播种调整装置的结构，将原有的人工调整结构更改成为可控制的结构;二是设置播量统计装置，通过统计排种器单位时间内的排种量，配合拖拉机的行驶速度进行分析，对比作业方案分析排种量是否过多或过少，若排种量不正常，则将获得的数据信息传递给中央处理器，或在仪表位置进行显示;三是设计播量控制方案，能够根据传感器获取的数据信息应对不同的排种异常问题，并自动选择最佳的方案进行播种量的调整;四是调整后的状态复检，针对执行的调整方案再次进行播量统计和数据分析，检查播种量是否满足相关要求。
1.2 技术实现的可行方式
在实际的机械化播种作业过程中，播种量的主要决定因素是地轮的转速，但是生产过程中的很多因素会导致地轮的转速与预期不符，则造成播种机播种时的播种量减少或增多(绝大多数为减少)的问题。而只有在地轮转速不正常时仍保证排种器具有应有的转速，才能有效实现播种机的播种量符合生产需求。因此最简单的解决办法就是利用电机进行转速的辅助调整，以弥补排种器转速与行驶速度的不匹配问题。
具体来讲，该技术的实施主要依靠传感器、PLC技术以及电机控制技术来实现。由于播种量的补充需要在瞬时间完成，因此，要求传感器、信息传递、信息处理、动作执行等程序在最短时间内完成，如图1所示，首先可考虑在以下几个位置加设传感器，以便于及时获取排种量的异常信息，一是增设排种器转速传感器，二是增设地轮转速传感器;其次将拖拉机的速度信息、地轮转速信息、排种器转速信息通过信息技术进行收集，并将其传递到信息处理的PLC芯片，当地轮转速与拖拉机行驶速度不匹配时，程序会根据这一变化第一时间分析排种器的转速，并调用相应的控制程序控制驱动电机调整排种器转速;随后，驱动电机会立即收到调速命令，并将排种器的转速调整为规定的转速。
1.3 自动调速控制的硬件系统布置
硬件系统以单片机为中心开展，新增加的硬件包括了转速传感器、单片机供电模块、信息显示屏、人工控制按键、驱动电机、联轴器、辅助支架等，如图2所示。将单片机及供电模块与拖拉机的电路系统连接，并妥善安装在播种机的相应位置，将地轮和排种器的速度传感器安装于地轮和排种器的轴端，并与单片机相连进行信息传递，驱动电机安装在辅助支架上，并通过联轴器与排种器轴的一端相连接，实现对排种器的速度补充。拖拉机驾驶室内增设信息显示屏，人工控制按键用以实时查看播种机工作状态，便于驾驶员在驾驶室内通过人工控制按键对播种状态进行调节。
图1 播量自动控制实施流程
图2 自动调速控制的硬件系统布置
2 播种机的防漏播技术
漏播问题对于播种机的实际播种效果影响很大，现阶段的很多播种机都或多或少存在着漏播的问题，相对而言，气力式播种机对于种子采取吸附的方式进行获取，取种的可靠性大幅提升，而机械式排种器在种子获取过程中可能受到多种因素的影响，出现取种失效或漏播的概率更高。
2.1 产生漏播的原因分析
播种机产生漏播的主要原因包括以下几点:一是种子补充不及时，导致种子箱内的种子全部排空或种子量不足以供给排种器连续取种，排种器无法取种而造成漏播;二是种子质量不好，均匀性差异较大或含杂率较高，导致部分种子无法进入取种型孔，或有杂质进入型孔使种子无法进入，从而引起漏播问题;三是气力式排种器的气压建立不稳定，导致种子获取过程吸附力不足，从而导致种子获取失败或不能连续获取，而产生漏播问题;四是机械式排种器排种型孔规格选择不合理，型孔过小造成难于取种问题，而型孔过大又造成种子浪费。
2.2 预防或改善漏播问题的可行方案
(1)在种子箱内布置多点种量检测传感器，当种子量缺失时及时补充种子，种子的选择要以优质种源为主，要实现含杂率和均匀度满足播种机的使用要求，避免因种子品质不良导致的漏播问题。同时，还可在种子箱中布置搅动机构，避免种子在远离排种器的位置架空而无法到达取种位置，搅动机构的布置可以保证种子均匀地分布于排种器周围。
(2)在出种口位置布置检测传感器，检测种子是否顺利排出，传感器的选择应以接近式传感器为主，避免农业生产复杂环境造成传感器检测不准的问题。同时在进行试播种的过程中应对传感器灵敏性进行验证，确保其工作的可靠性。
(3)做好对气力式排种器气泵及输气管路的保养工作，及时清除堵塞在型孔内部的杂物，使气力式排种器的气泵始终能够为排种器建立均匀且足够的负压力，确保取种过程的顺利进行。
(4)机械式排种器为满足不同规格种子的适应性，通常配套有不同尺寸规格的型孔，因此为保证有效的取种工作，必须要根据种子的直径尺寸合理选取排种器的可更换部件。
(5)近年来很多农机研发机构针对播种机的漏播问题设计了自动补播装置，只是该技术仍处于试验期，还没有在播种机上进行大规模应用。
3 结语
在传统播种机技术的基础上进行自动控制技术的应用，能够显着提高播种机工作的可靠性和精确性，并预防故障问题和工作失效的产生，只是播种机作为精密的农业机械设备，其自动化技术的广泛应用还有较多的工作要做，这需要农机生产企业和相关研发机构进一步加强相关研究，使农业播种作业真正实现精密化。
参考文献
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