首先通过对卫星导航定位系统的简要概述，阐述其在农田平整自动控制系统中的应用，随后对基于RTK-GNSS技术的GNSS平地机的结构和原理进行论述，并在研究现有激光液压导航的结构、类型和控制方法的基础上。根据我国农田作业环境，确定了GNSS控制平地系统总体方案。基于我国常用中等功率拖拉机液压系统的特性和GNSS平地机的工作性能要求。提出了激光液压导航的方案和机械部分的构成。在本设计进行初期研究时我们对国内外现有的GNSS平地机控制系统进行了研究,并在其原有的设计基础上行了一定参考。设计出了适合黑龙江垦区作业条件GNSS平地机自动控制系统,并添加了新的的创新。

GPS /北斗技术在农业生产中的应用是农业生产进步的体现，也有利于现代农业生产能力的提高。随着科学技术的发展和进步，过去的生产方式已经不适应管理模式和现代农业理念。有必要使用先进技术来提高农业发展水平。随着农业机械化技术的发展，激光液压导航将被应用在现代农业生产领域，以提高整体农业生产效率。基于GPS /北斗技术的应用，未来的农机应用将实现智能操作甚至无人操作。同时，由于引入了激光液压导航运行技术，可以实现农作物生长状况的分析和数据采集，并且在种植活动之前，可以将GPS /北斗导航技术与GIS地理信息相结合的应用。可以分析技术土壤结构中的营养元素为作物品种的选择提供了技术支持。基于土壤肥力数据分析技术的应用，可以进行准确的施肥和除草技术应用。

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液压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，激光液压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。

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，设计了激光液压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，步进激光液压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。