摘要
秸秆覆盖条件下免耕播种能够有效减轻土壤风蚀水蚀，增加土壤肥力和抗旱保墒能力，是提高农业生产生态和经济效益，推动黑土地保护与利用的重要技术手段。论文针对东北黑土区秸秆全量覆盖还田条件下的免耕播深变异问题，提出了针对免耕播种各流程的播深控制方法，对免耕播种机清秸防堵、破茬开沟与覆土镇压各流程中播深控制技术展开了研究，主要研究成果如下: (1)提出了适用于秸秆覆盖地的免耕播种机播深控制技术方法。结合东北黑土区种植制度，确定了免耕播种地表条件;对免耕播种机作业过程和各接地部件进行受力分析，确定了免耕播种深度的主要影响因素;通过田间试验采集各参数并对信号动态特性进行了分析,确定播深影响因素频率分布范围;提出了对免耕播种机清秸防堵、破茬开沟和覆土镇压流程进行协同控制的播深控制技术方案。 (2)设计了主动集行被动覆土式清秸防堵装置。对清秸防堵装置作业过程进行了运动学分析，确定了影响清秸效果的各参数及其取值范围;通过土槽试验分析了集行弹齿工作参数对种带清洁率影响规律，得到了集行弹齿的最优工作参数;建立了适用于覆土齿盘的土壤-秸秆离散元仿真模型，分析了覆土齿盘结构参数对秸秆覆土量的影响规律，实现了破茬开沟作业前播种带的清理。 (3)确定了对开沟限深轮下压力与高度进行调控的开沟深度调控方法。设计了气动式限深轮下压力调节装置，分析了限深轮下压力稳定性的影响规律，确定了下压力空气弹簧结构参数;设计了主动式限深轮高度调节机构，开发了基于PID算法的限深轮高度调控算法;对开沟深度调控系统响应时间进行了测试，充气平均响应时间为1.72s,开沟深度调节时间为0.40s/mm,保证了免耕地表开沟深度的稳定性。 (4)设计了气动仿形式镇压力调节装置。建立了镇压力空气弹簧气固耦合仿真模型，对镇压力空气弹簧扭转变形过程进行了仿真分析;明确了空气弹簧各参数对镇压力稳定性的影响规律，确定了覆土镇压装置主要工作部件的最优结构和作业参数;搭建镇压力检测试验台，对镇压力空气弹簧垂向刚度、控制响应时间和镇压力波动进行了测试，镇压力波动降低了25.1％,提升了覆土镇压装置镇压力稳定性。 (5)完成了播深测控系统软硬件设计及试验平台的搭建，并进行了田间试验。确定了基于多目标参数的播深控制策略;实现了各传感器信号采集，开沟深度、镇压力控制和数据通讯等功能;开发了测控系统人机交互界面。设计了播深控制系统田间作业性能对比试验，验证了播深控制系统对种带清秸率、开沟深度稳定性、镇压力稳定性的提升效果，最终播深合格率提升了16.0％,播深变异系数降低了6.52％。
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