[發(fā)明專利]同位仿形播種單體下壓力自動控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN107942649A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔濤;荊慧榮;張東興;楊麗;王云霞;和賢桃;卞曉慧;劉彥偉;鐘翔君;樊晨龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京迎碩知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11512
• 代理人: 錢揚保,張群峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，具體涉及一種同位仿形播種單體下壓力自動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

播深一致性是精量播種的一個重要指標(biāo)，播種深度是決定玉米出苗及最終玉米產(chǎn)量的一個重要因素。目前國內(nèi)多采用被動仿形方式，主要依靠人工調(diào)節(jié)彈簧和平行四連桿機構(gòu)的搭配來實現(xiàn)播種單體與地面的仿形，而其中同位仿形與前仿形、后仿形等其他仿形方式相比，具有仿形同步性好，能夠?qū)崿F(xiàn)高速播種的優(yōu)點。部分高校如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉林大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院等近幾年也研究發(fā)表了采用電液控制技術(shù)來自動控制播深的相應(yīng)論文，提高了播種單體的仿形精度和播深穩(wěn)定性。

國內(nèi)對播種單體下壓力的研究微乎其微，將控制播深一致性與穩(wěn)定性的研究重點主要放在開溝器的精確控制上，而對于同位仿形式播種機來說，由于開溝圓盤緊貼同位仿形限深輪的結(jié)構(gòu)形式以及開溝圓盤與同位仿形限深輪的相對高度來決定最終播深的結(jié)構(gòu)特點，實時監(jiān)測控制限深輪的受力情況，不僅可以有效控制播深穩(wěn)定性，同時對種墻兩側(cè)的下壓力有一個合理的把控。因為如果播種單體的下壓力過小，隨著土壤堅實度變化、秸稈殘留程度以及單體自身重量的減小(種箱、肥箱重量的減少)，導(dǎo)致播深不穩(wěn)定，甚至可能造成在種子下落之前種墻就崩塌了，造成株距播深均不穩(wěn)，以及出苗后期因種根太淺易受害蟲侵蝕；如果播種單體下壓力過大，種溝兩側(cè)種墻會過分緊實，形成不利于根系發(fā)育生長的“斧頭根”。因此通過對播種單體進(jìn)行下壓力實時控制，不僅為種子提供一個更佳的生長環(huán)境以期獲得更高的產(chǎn)量，而且對精量播種的播種一致性及穩(wěn)定性也具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種同位仿形播種單體下壓力自動控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)在復(fù)雜多變的田間耕作地表以及自重不斷變化情況下維持合理的下壓力范圍，滿足所需播種深度下提高播深一致性及穩(wěn)定性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種同位仿形播種單體下壓力自動控制系統(tǒng)，所述播種單體包括播種機構(gòu)、開溝機構(gòu)、限深機構(gòu)、仿形調(diào)節(jié)機構(gòu)、鎮(zhèn)壓輪以及機架；所述下壓力自動控制系統(tǒng)包括：

電控系統(tǒng)，包括應(yīng)變片、電壓放大電路、PLC控制器和開關(guān)電源，其中PLC控制器內(nèi)設(shè)A/D轉(zhuǎn)換模塊、供電模塊和PID調(diào)節(jié)算法模塊；所述應(yīng)變片粘貼在限深機構(gòu)上，用于實時檢測播種單體下壓力，其產(chǎn)生的應(yīng)變電信號經(jīng)電壓放大電路傳到PLC控制器的A/D轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換和編程計算得到下壓力實際檢測值；

液壓系統(tǒng)，包括液壓缸和電液比例減壓閥，液壓缸與仿形調(diào)節(jié)機構(gòu)連接，電液比例減壓閥接收PID調(diào)節(jié)算法模塊發(fā)送的指令，用來調(diào)節(jié)控制播種單體的下壓力；以及

人機界面；與電控系統(tǒng)通訊，用來顯示應(yīng)變片所檢測的下壓力實際檢測值，并可提前輸入或修改下壓力預(yù)設(shè)值。

在具體實施例中，所述開溝機構(gòu)可以為開溝圓盤，所述仿形調(diào)節(jié)機構(gòu)可以為平行四連桿機構(gòu)。所述限深機構(gòu)包括同位仿形限深輪和播深調(diào)節(jié)手柄，二者之間通過限深輪力臂連接，所述應(yīng)變片粘貼在播深調(diào)節(jié)手柄下方。

優(yōu)選情況下，所述人機界面與所述電控系統(tǒng)的通訊方式采用CAN通訊。

具體情況下，所述PID調(diào)節(jié)算法模塊根據(jù)用戶在人機界面所輸入下壓力期望值r(k)和應(yīng)變片測力回路實時反饋的實際檢測值y(k)的偏差e(k)大小進(jìn)行相應(yīng)運算處理，然后將輸出值輸入到電液比例減壓閥來控制液壓輸出壓力速率，最后液壓缸執(zhí)行相應(yīng)動作，使得播種單體下壓力大小發(fā)生改變，又通過應(yīng)變片測力回路進(jìn)行下壓力實際值檢測形成閉環(huán)回路，以此來調(diào)節(jié)和維持播種單體下壓力在預(yù)設(shè)值內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種同位仿形播種機，其具有上述下壓力自動控制系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)采用液壓缸作為執(zhí)行機構(gòu)，通過控制液壓缸的液壓力的輸出大小，來間接實現(xiàn)實時調(diào)整播種單體下壓力的目的，結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)迅速，性能平穩(wěn)。

(2)采用PID調(diào)節(jié)算法，使液壓缸迅速達(dá)到所需液壓力的同時防止液壓力的輸出延遲對播種單體所造成的過分沖擊。

(3)通過人機界面，可以提前鍵入或修改預(yù)設(shè)下壓力的合理范圍，在播種單體工作狀態(tài)下實時監(jiān)測和顯示下壓力的大小，操作方便，便于觀察和修改。

(4)能夠有效防止下壓力過大或過小對種子后期出苗的影響，促進(jìn)出苗一致性，提高作物產(chǎn)量；能夠有效改善播深一致性及穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明機械結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2為本發(fā)明應(yīng)變片粘貼位置示意圖；

圖3為本發(fā)明電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；