为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度，设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统，在分析步进电机，伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上，设计了激光方向盘导航自动转向执行机构，并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件，能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法，设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明，当拖拉机作业速度为0.8m/s时，两种实验条件下，步进激光方向盘导航的均方根误差分别为8.81cm和12.09cm，伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.85cm和10.55cm，步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.54cm和5.53cm，步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。

激光方向盘导航驱动系统实现了对农机田间作业的准确控制，使机组作业不重不漏，大大提高了农机作业质量，土地利用率和机车作业效率，大大减轻了劳动强度农机运行，实现机车的合理配置。1、基于北斗GNSS的自动导航精度小于2.5cm；2、北斗，GPS，GLONASS结合RTK操作以增加可用卫星的数量，适用于恶劣环境下的工作；3、全功能，彩色触摸屏操作；4、控制单元内嵌导航控制软件，激光方向盘导航可以连接到任何显示终端；5、易于安装和操作；适应工程：1、整地，起垄和开沟；2、播种移栽；3、薄膜包衣和喷涂；4、收获等农业生产环节；

（1）土壤环境调查；在智能农业的示范和应用过程中，种植农作物之前，有必要检查农田的种植环境，对土壤环境进行技术调查，并根据相关技术选择农作物和种植计划参数。（2）作物生长监测；在农业生产中，农作物的生长周期较长，其生长效果受天气条件，土壤，水源和肥料施用等多种因素的影响。在这一过程中，激光方向盘导航对作物进行必要的监测和加强种植过程的管理具有重要意义。（3）农机运行质量监测；传统的激光方向盘导航监控工作效率低下，现代技术的应用能力不足，制约了农田作业机械化的发展水平。

在调平操作期间，激光发射器发射的光束可以旋转360°，以形成激光扫描平面作为系统操作的参考平面。控制器基于由操作者设定的激光方向盘导航的高度与基准面之间的高度差作为控制量来进行调平控制。在处理高度差信息后，发送电信号以控制液压控制阀，以自动控制刮板的高度，以使其能够保持定位的仰角。工作特点：在农田中，激光方向盘导航主要用于农田的精整中，以实现农田节水灌溉，减少肥料的流失。适用于灌溉前的旱地农田平整和水田平整。校平精度高达±2cm，可以在400m的半径内工作。平整土地的高度差不超过30cm，以实现高精度的土地平整作业。