随着精准农业的推广和精量播种技术的发展,精量播种已经成为现代农业播种技术体系的主要组成部分,采用精量播种技术是规模化生产并实现节本增效的重要手段。播种量在线精准检测是实现精密播种和精准控制的关键,然而,现在播种机在线实时检测播种量和进行播种量精准控制仍缺乏有效措施。本文设计了一款基于电容原理的小麦播种量检测系统,并且对基于智能监测传感器的反馈控制策略进行了相关研究。主要研究内容如下:(1)为实现小麦精量播种机播种量的精准检测,基于AD7745模数转换芯片设计了一套高精度的小麦种子粒数检测系统。为了保证检测精度,每颗种子通过电容传感器平行板时应尽可能只检测一次,因此根据检测分辨率和播种速度与采样频率的约束关系设计了电容传感器的结构尺寸。其次,根据可以检测微小电容变化值和处理时间短等要求,设计了相应检测电路。最后,对检测系统的软件部分进行了设计。(2)研究了小麦种子以单粒形式下落和多粒同时下落两种方式下,电容值与小麦种子数目之间的关系。对于小麦种子以单粒形式下落的方式,提出了差分动态阈值法来检测小麦种子数目,试验表明检测的最大相对误差为1.538%。对于多粒小麦种子同时下落的情形,提出了两种处理方法:(a)排种速度从20 r/min到55 r/min,每增加5 r/min时,分别建立了小麦种子数目与电容积分值之间的最小二乘回归模型,试验结果表明:根据实际转速和速度最近原则选择相应的回归模型,该系统对不同的排种速度均具有较高的检测精度,相对误差介于-2.16%~2.22%之间。(b)提出了一种通过改变采样周期的检测方法,即排种轮速度每增加5 r/min时,采样周期相应减少0.4 ms,20r/min下建立的最小二乘回归模型仍适用,对不同的排种轮转速均具有较高的检测精度,相对误差介于-2.26%~2.17%之间。可见,对于小麦精量播种机不同的排种模式或不同的排种速度,所设计的排种检测系统均有较高的检测精度。(3)进行了精量播种机整体方案设计与控制系统的设计,对精量播种机系统组成部分:基于ARM控制器的主控系统,基于CAN总线的测速系统,基于电容传感器的播种量检测系统,基于北斗定位系统,排种轮转速控制系统和电源模块各部分进行了详细的设计。其次,分别从硬件和软件两个方面对子系统进行了设计。最后,根据监控参数和输入外界参数等要求,设计了小麦精量播种机控制系统人机交互界面。(4)研制了小麦精量播种智能决策系统,小麦精量播种智能决策系统是一个闭环系统,根据播种机作业区域的数字地图和播种处方图提取理论播种量,根据霍尔传感器获取拖拉机的行走速度,然后计算得到排种器的理论排种速度。本文设计了基于智能监测传感器的反馈系统,通过模糊控制及PID实时调整电机的转速,从而实现真正意思上的精量播种。