当前,自动化育种在发达国家已具有一定规模,其技术范畴涉及变量施肥、精量播种、田间定位、育种规划等多方面。自动化育种综合运用传感器检测,GPS,自动控制,GIS等先进技术,市场上已生产和研发了许多商品化的精密育种机械,但大部分小区机械的研发制造成本较高,且户外环境下工作效果受土壤状况等因素影响较大。近年来,我国精准农业取得了较大的发展,在育种排种结构设计、精密播种控制领域都取得了很多成果,然而我国小区育种播种试验机械存在自动化和精度水平较低的问题,具体表现在:大多不能在不同田块自动调节播种量,田块间自动清种操作复杂,机械式播种精度不高难以满足小区育种精准高效的要求。为解决此问题并满足小区育种播种农艺需求,本文开展了基于小区作业的油菜播种装置控制系统的设计与试验,以期降低育种试验期间人工劳动强度,提升作物育种效率。本文针对小区育种机械播种精度较低,难以满足小区播种多田块下播种参数自动调节、各小区田块均匀播种的需求。在已有的插装式精密穴播排种器基础上,结合小区特点采用GIS（Geographical Information System地理信息系统）软件实现播种地图的构建,系统根据定位信息查询当前播种处方量,并发送到播种控制机构执行。同时设计人机交互界面方便操作和通信控制。使用GPS,激光测距技术实现播种田块精准定位,结合电控播种控制技术设计了一种小区油菜播种控制系统,并进行了试验验证。主要研究内容如下:（1）通过文献检索等方式,明确了油菜小区播种的技术需求,制定控制系统的执行方案:查阅资料与实际调研可知小区播种长度一般为2～10m,播种行数2-12行且规则分布,试验区块多在自然田块内进行小区规划;小区田块划分通过对试验区地块进行地形采点测绘,测绘出地块边界坐标并传输到电脑后,采用GIS图层的方式对试验区进行小区块划分和绘制,并在图层内存储小区块边界位置信息和小区播种信息,由于育种机具工作行走速度<4.5km/h,单一的GPS模块难以达到测速定位精度要求,采用GPS模块与激光测距信号相融合的方法以提升定位测速精度。在日间条件下对测距量程范围内（10、20、30、40m）进行精度试验,结果表明在较低与较高测距条件下误差相对较大,其中最大误差10cm。最大变异系数0.68%,测距在设定值附近波动较小,满足定位需求。（2）结合小区播种作业的特点,制定了油菜小区播种控制系统的技术方案:当精密育种播种穴距控制系统处于工作模式时,实时接收上位机发送的播种处方量信息,并通过自适应算法实现均匀播种控制。此外,在田块边界通过开启清种开关实现自动清种功能。下位机控制系统主要完成上位机通信、测速信号采集和排种转速自动调节等功能,其硬件模块主要包括主控制模块,传感器测速模块,播种驱动模块和数据显示模块等部分,系统进行分布式构建以便于拓展。控制程序设计根据各功能需求进行嵌入式开发,主要包括主控制程序、驱动子程序、数码管显示子程序、以及控制算法子程序等部分。（3）设计了基于GIS开发软件的上位机系统,实现了良好的人机交互:上位机控制系统是实现小区育种定位和播种处方量决策的主要部分,笔者通过windows系统在pycharm编辑器上对图形化界面进行设计,同时对GIS软件系统进行二次开发,通过实时采集的GPS数据将单个试验区作为定位单元,采用射线法对试验区进行识别,将获取到的测距信息与地图存储的小区边界条件比较,实现小区田块的定位,查询到该田块的播种信息后发送至播种执行机构执行。（4）开展了基于小区作业的油菜播种控制系统的相关试验:在控制系统检测试验台上采用电机模拟播种机具行驶,在设定的速度条件下,进行排种电机空载、负载与速度动态变化条件下的电机控制精度试验。试验结果表明:系统控制电机转速空载条件下变异系数最大4.85%,最大平均偏差3.72%,转速在设定（6-54 r/min）阶梯条件下稳定性较好。选取的三个高于排种器充种负载参数（10、13.8、17.5N.m）条件下,系统电机转速控制精度均大于90%,电机额定扭矩范围内负载变化不会对控制精度有明显影响。系统设定播种穴距12cm,机具速度选取三个阶梯转速变化下,电机控制平均误差为9.32%,最大误差为11.26%,系统动态跟随效果较好。开展三个播种机具行驶速度、三个常规穴距组合台架试验,在机具作业三个阶梯速度0.85、1.1、1.35m/s下,控制系统在播种参数固定时随作业速度提升,穴距变异系数平均值（12.18%、12.64%、13.33%）增加,固定作业速度条件下设定穴距（8、12、16cm）增加,变异系数平均值（14.72%、12.47%、10.97%）降低,排种稳定性提高。穴距变异系数最高15.28%。在规划小区设定各位置信息及其播种参数、搭建台架后进行室外系统调试试验,选取行进速度0.4m/s,测试系统定位试验小区后对电机转速控制准确性和系统响应,试验结果表明系统根据小区定位可以准确判断穴距（8、12、16cm）并调节电机在目标转速运行,其对应最大转速相对误差分别为11.2%,7.5%,6.1%,读取测距数据采集边界后到控制电机停转最大响应时间<1.2s。