基于卡尔曼滤波PID控制的精量排种器优化设计与试验

来源：中国农机化学报杂志2022年第11期北京时间：

作者：刘思幸, 柴岩, 柳天虹, 李爽, 缪宏, 韩非

单位：1. 扬州大学机械工程学院，江苏扬州，225127； 2. 扬州大学信息工程学院，江苏扬州，225127

摘要：针对设施蔬菜种植过程存在漏播、重播问题，设计基于卡尔曼滤波PID控制技术的精量排种器。分别对排种器关键组件和监测装置进行结构设计，建立传感器实时监测车速信号的控制系统，同时以不同作物株距值共同作为控制依据，补偿融合卡尔曼滤波的PID控制方法，通过调控电机保持转速的稳定性，从而实现精量播种。仿真结果表明：卡尔曼滤波的引入，对噪声干扰起到良好抑制作用，可提高系统稳定性。以排种盘转速和行走速度为变量，以株距合格率、重播率、漏播率和株距变异系数为指标，进行两因素五水平的二次回归正交旋转组合试验。台架试验表明：在不同车速下，株距变异系数均在规定的≤35%指标范围内，排种盘转速为10 r/min，行走速度为1.6 km/h时，株距合格率为95.9%，重播率为29%，漏播率为1.9%，株距变异系数为12.1%，满足设施蔬菜的精量播种要求。

关键词：设施蔬菜,排种器,精量播种,卡尔曼滤波

基金资助：国家特色蔬菜产业技术体系岗位专家项目（CARS—24—D—03）；江苏省自然科学基金项目（BK20190876）；江苏省农业科技自主创新资金项目（CX(20)2016）；江苏省科技项目现代农业（BE2019348、BE2019345）