小区育种播种装备与技术研究现状与展望

小区育种播种机是培育新品种、繁殖良种和对比品种等田间试验所用的专用播种机。本文简述了我国小区育种业发展现状与小区育种机械化发展水平,综述了小区育种播种技术及装备的研发历程,从小区育种的播种特点出发,结合不同作物品种和不同播种农艺要求,阐述现有条播、精播模式下小区育种的播种核心技术和工作原理,归纳了小区育种条播排种和精密排种装备的主要结构形式和作业模式,阐述了国内外供种、排种、开沟、覆土、镇压等装置,以及自动控制、小区定位模式、实时监测与记录等方面的实际应用及前沿先进技术研究进展,分析目前国内外小区育种播种机械的研发现状,列举我国小区育种播种技术及装备有代表性的研发成果,从播种技术优化创新完善、机械加工质量提升、高新技术融合和服务模式创新等方面,结合我国国情提出了我国小区育种播种机械化研究方向。     

基于二阶欠阻尼阶跃响应的收获机割台液压缸选型分析

割台是谷物收获机的重要组成部分，割台性能的好坏决定着收获机在收获作业时的作业质量。割台液压缸选型确定方面，传统方式大多采用对割台质量及液压系统工作负载进行分析，利用经典力学的方式进行割台油缸的选型。随着自动控制理论的发展，割台高度闭环控制技术也越来越多地开始出现在国外领先收获机机型上，仅考虑力学负载分析的方法已经无法满足割台高度自动控制系统的需要。针对控制系统稳态分析的要求，割台油缸在满足工作负载的前提下，还需考虑系统的超调量、反应时间及过调震荡时间等因素。为此，进行割台升降运动过程建模分析，论证出割台控制模型为二阶欠阻尼模型系统，发现固有频率ω_n与阻尼比ζ决定着系统动态指标。通过对液压缸内部分析，求出了割台液压缸系统的传递函数，确定出当其他机械参数不变时，割台油缸的管径影响着割台液压缸系统的固有频率ω_n与阻尼比ζ。综合采用上升时间t_r、峰值时间t_p、超调量σ%和调节时间t_s等4种系统稳态指标确定了最佳割台油缸参数，并进行了Amesim仿真试验。研究结果为后续无人驾驶谷物联合收...     

基于PID调控的割台仿形高度控制系统的设计

为降低谷物联合收获机收获作业时因割台高度不当造成的粮食损失，减少割茬高度过高对后续播种环节的影响，利用传感器监测地面起伏变化，设计了一种基于PID调控的割台高度自适应控制系统；设计了基于角度传感器的地面仿形监测机构与割台高度反馈机构，标定并拟合出割台高度与传感器电压信号的线性关系；加装集成式电磁比例阀替换原有割台控制电控换向阀，并进行PWM控制试验。同时，分析了整套自适应控制系统的结构与电液控制原理，并进行了多组田间对照试验，结果表明：设计的基于地面仿形的割台高度自适应控制系统具有稳定的响应速度和理想的控制效果，在平原地区作业时相较于传统人工控制割台的方式有明显的优势，能适应平原地形环境下5～11km/h收获作业速度的要求。研究结果为后续无人驾驶谷物联合收获机的研发设计提供了割台装置控制策略的理论依据。     

基于EDEM仿真玉米高位投种结构参数分析与试验

为解决育种小区玉米高位投种过程中播种质量和粒距均匀性普遍较差等问题，针对排种器与导种管相对位置对粒距均匀性的影响进行了研究分析。通过对投种过程的理论分析，得出高速作业不同粒距条件会影响种子脱离种盘时产生的水平方向分速度，使得种子在导种管内产生碰撞，导致其排出的轨迹无法预测，播种粒距均匀性也随之下降。利用EDEM离散元分析软件对投种过程进行仿真试验，结果表明：在垂直距离344mm的条件下，150～230mm粒距采用水平距离82mm, 230～300mm粒距采用水平距离84mm,能够在满足农艺要求并获得较好的粒距均匀性。进行了台架试验验证，结果表明对比未优化单体，优化后的单体能够获得较好的播种质量，粒距均匀性变异系数最大为12.04%,符合小区玉米精密播种的作业要求。     

基于RecurDyn仿真玉米育种精密播种单体的设计

为解决育种小区玉米播种过程中播种质量和播深均匀性普遍较差等问题，设计出一种玉米小区精密播种单体。该单体针对东北地区采用的免耕形式，通过理论分析对单体的整体结构和关键部件进行优化设计；同时，以前后连杆长度、弹簧刚度系数和弹簧预紧力为试验因素，利用RecurDyn运动学仿真优化软件对安装拉力弹簧的播种单体仿形效果进行仿真与参数优化。田间试验结果表明：设计的精密播种单体播深变异系数为3.47%,符合小区玉米精密播种的作业要求。