
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,设计了激光平地铲自动转向执行机构,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,步进激光平地铲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、经常检查电源系统,以确保激光平地铲的电压和电流满足系统要求。2、必须使用常规的抗磨耐压液压油。3、经常检查电缆接头和管道之间的连接是否可靠。4、经常清洁液压工作站的阀门。5、激光发射器和接收器,卫星参考站和卫星天线可以全天运行。尽管它们是防水和防尘的,但是如果在雨天或雪天中信号衰减并且在使用过程中降低了控制精度,则通常不允许它们工作。6、在停放平地机之前,请清洁整个系统并将其放置在干燥,阴凉的地方,以防风吹,日晒雨淋。7、完成工作后,将激光平地铲压力调节至标准大气压,以延长系统的使用寿命。8、在存放期间,请勿挤压或扭曲液压工作站中的油管。9、如果长时间不使用机器,则应断开系统电源,并将控制仪器放入包装箱中以妥善保管。

激光平地机的优点是控制精度高,设备制造成本低。缺点是作业半径有限,作业环境适应性差,如风,沙,尘,雾霾等天气无法正常作业,作业用地的高低差大,信息化程度低。与卫星平地机相比,优点恰好是激光平地铲的缺点。卫星平地机的工作半径远大于400米激光平地机的较大工作半径。理论上,工作半径不小于5000米。它对操作环境具有很强的适应性。它不受恶劣天气的影响,对地块高差没有限制,信息化程度高。激光平地铲的缺点是控制精度低于激光平地机。卫星平地机的控制精度为3厘米,激光平地机的控制精度为2.5厘米。卫星平地机的制造成本高于激光平地机的制造成本。

卫星平地机是使用卫星信号作为反馈控制的农田平地机。其工作原理是卫星基站接收高精度的定位和仰角信息,并通过无线电模式将差分数据发送到卫星接收器。激光平地铲实时接收基站无线电广播数据,并获得高精度的定位和仰角信息,该信息由车辆水准仪控制。设备的主控制面板分析其差分数据,计算出实际的激光平地铲的实时高度,并连续向控制器发送信号。控制器收到高度变化信号后,将执行自动校正。校正后的信号控制液压控制阀以改变液压油流向气缸的方向和流量,并自动控制挖土机的高度以完成地面平整操作。卫星平地机主要由卫星天线,车载调平控制器,卫星接收器,卫星基站,液压系统和找平铲组成。