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，设计了北斗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，步进北斗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。

（1）加强北斗导航自动驾驶的售后服务，每年不少于两次以上的实际操作培训，使每个用户都能熟练掌握和使用北斗导航自动驾驶系统。（2）视频文字太小，驾驶者看不到A-B线符号。建议放大视频中的文字。（3）信号不稳定，特别是当地形低并且地面上有很多树木，信号差，有时信号丢失，建议增加基站。（4）北斗方向盘导航操作系统需要改进。它缺少中文拼音的书写功能，并且无法存储和累积英亩数。（5）当机车停止并关闭所有设备并在20分钟后重新启动时，如果无法正常进行导航或广播线路弯曲，建议制造商更换设备。（6）配备北斗方向盘导航的拖拉机提高了驾驶员的舒适度，但降低了驾驶员的警觉性，并且在有人工作时需要小睡片刻。（7）每次设置AB线时，拖拉机都需要空运行，这会增加燃油消耗。将土地翻滚两次后，车辙痕迹会加深，从而导致土地被压实并影响农作物的生长。建议开发一种手持式光敏指示设备。

北斗方向盘导航主要包括卫星接收天线，车载接收器，控制器，液压阀，角度传感器和车载终端。（1）卫星接收天线：接收北斗信号的卫星与GPS，伽利略和其他卫星信号兼容。（2）车载接收机：车载接收机是北斗高精度定位设备，可接收北斗卫星信号。（3）控制器：根据北斗高精度接收器和角度传感器的实时信息以及计划路线上的车辆状态，执行实时闭环计算并将指令实时发送到液压阀，以便车辆始终准确地保持预定路线。（4）液压阀：液压阀是系统的液压控制系统，北斗方向盘导航主要使用液压油作为工作介质进行能量转换，传递和控制。（5）角度传感器：它可以实时感应车辆的转向角，并将高精度的转向信息发送到控制器。

优化后的北斗方向盘导航主要由集成控制终端、自主差分GNSS接收设备、液压系统以及平地铲运设备几部分构成；以Visual Studio2008为系统软件开发环境，GNSS精细平整集成软件能够实现农田地势测量、基准设计及平整作业等功能。该智能平地系统在中国农业大学上庄试验站进行了长时间平整实验，平面平整后较大高程差从20.9降到10.5 cm，高程标准差从10.6降到5.5 cm，平地误差小于5 cm的测点累积百分比从77%上升到90%左右，北斗方向盘导航平整效果良好。坡面平整的坡度从0.239%降到0.120%，符合设计要求。结果表明，系统工作稳定可靠，作业精度满足土地精细平整要求，适用于在中国推广应用。