摘要：车速对电动机驱动玉米气吸式排种器排种性能具有重要影响,为此设计了一种电动机驱动排种器CAN总线控制系统,采用CAN总线通讯的方法探究系统驱动排种器随车速的变化特性。该系统主要由人机交互设备、排种监测ECU、排种驱动ECU组成,参照ISO11783协议,对播种机具总线系统进行了设计。以4行气吸式玉米排种器为对象,搭建试验台,对总线控制排种盘转速精度进行了试验。通过总线提取的排种盘转速闭环调控结果得出,排种盘转速位置PID控制调整过程中存在低速调节时间长、超调量大的问题。采用分段PID参数控制的方法,由试验结果将排种盘转速设定值分为低速(15~20r/min)、中速(20~40r/min)、高速(40~55r/min)3个阶段,分阶段赋予对应闭环调节参数,得出排种盘目标转速在低速阶段时平均响应时间、平均超调量分别为1.84s、38.51%,与位置PID控制相比较,分别降低1.63s、34.41%;15~55r/min时平均稳态误差绝对值为0.97r/min,标准差为0.76r/min,平均稳态误差绝对值减小0.13r/min。进行了总线系统落种监测精度试验,设定粒距20cm,排种盘孔数为26个,车速4~12km/h时,系统排种监测平均准确率为97.53%,标准差为0.48%。采用排种总线系统对车速影响排种器性能进行了试验,风机驱动轴转速为540r/min,车速范围为4~8km/h,测得风压范围为-6.0~-5.9kPa,播种合格指数平均为95.68%,标准差为2.29%;车速达到9km/h时,合格指数降到90%以下,排种器漏播较严重。通过对播种总线系统车速和4行排种驱动电动机实时转速的监测,进行了车速阶跃变化播种系统响应试验,结果表明在车速4~12km/h、2km/h间隔递增过程中,系统对排种盘目标转速平均响应时间为2.00s,标准差为0.34s;2km/h间隔递减过程中,系统对排种盘目标转速平均响应时间为1.83s,标准差为1.07s,表明按照车速阶跃变化,该总线控制系统具有较好的响应性能。

关键词：玉米气吸排种器 电动机驱动 总线控制系统 

单位：中国农业大学信息与电气工程学院; 北京100083; 北京农业智能装备技术研究中心; 北京100097; 国家农业信息化工程技术研究中心; 北京100097