气吸式穴盘育苗播种机自动控制系统的设计与研究

摘要

新疆是一个棉花种植大区,育苗移栽是其主要栽培模式,育苗播种机是实施育苗移栽技术的关键机具之一。基于吸盘抛振式半自动穴盘精量播种机在生产实践中存在电磁阀启动电流过大,易出现响应时间慢、无响应以及无法实现对不同品种的种子进行自动化播种等问题。本文在原有单向穴盘育苗播种机的基础上提出了双向气动穴盘育苗的新的设计思路,采用S51单片机通过双向育苗自动控制系统实现了双向播种的自动控制。
　　本文首先对育苗播种作业控制过程的控制策略进行了研究和分析,分析了双向气动穴盘育苗播种机的构造和工作原理,及其控制系统功能等。对其硬件系统进行了总体设计,建立了总体软件流程图,建立了双向排种控制部分的数学模型,构建了其正负压自动控制系统的数学模型,对其数学模型进行MATLAB仿真,确定了传送带转速为0.95m/s,系统行程动作时间为1.2s,确定系统最佳气压值为20KPa。
　　其次,本文对硬件系统的电源模块、数据采集控制模块、主控单片机、执行机构控制模块、键盘显示模块、串口通讯模块进行了设计。其中,电源模块包括电源参数的理论计算以及电源电路的设计,其数据采集模块包括传感器位置的选择以及传感器的发射接受电路。机构控制模块包括步进电机控制模块以及继电器控制模块的设计。
　　此外,本文完成了控制系统模拟量的输入的程序设计、主控制的程序设计、显示的模块程序设计,构成了以AT89S51单片机为核心的软件系统。主控制的程序设计包括了调压的模块程序设计以及顺寻控制的程序设计,结合uVision3软件对整体系统进行了系统仿真,通过Protues软件对系统工作过程进行了形象化仿真。
　　最后,对红外传感器进行了性能检测,线性化处理了输出信号。展开了穴盘工作位精准度的正交实验。通过对实验结果进行了误差分析,确定了实验的最优组合为A2B2C2,主要因素传送带速度为0.8m/s,次要因素传感器的最佳侧距为20cm,次要因素盘距为30cm,并分析了误差的主要来源。
　　本文解决了穴盘单向播种的生产率低的问题,为今后的穴盘播种工厂化自动生产提供了新的思路。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 播种技术的研究现状

1.2播种自动控制技术研究及应用概况

1.3课题研究的主要内容及技术路线

第二章 穴盘育苗播种机控制系统总体方案设计研究

2.1穴盘育苗播种系统总体设计

2.2控制系统中双向排种控制的研究

2.3本章小结

第三章 穴盘育苗播种机硬件系统的设计与选型

3.1电源模块

3.2数据采集装置的设计与选型

3.3主控单片机的选择及硬件电路设计

3.4执行机构控制模块

3.5键盘显示模块

3.6串口通讯模块

3.7本章小结

第四章 穴盘育苗播种机软件系统开发与实现

4.1系统软件总体流程设计

4.2模拟量输入程序设计

4.3主控程序程序模块

4.4显示程序设计

4.5自动控制系统的仿真与分析

4.6本章小结

第五章 穴盘精度定位的测试研究

5.1 红外传感器的性能测试

5.2精度定位实验结果及误差分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1主要工作及结果

6.2 改进建议

参考文献

致谢

作者简历

石河子大学硕士研究生学位论文