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摘要:農業是國民經濟發展的基礎,是保障人類生存與發展的必要經濟活動。隨著科學技術的發展,農業逐步走向機械化、自動化和智能化的發展道路,農民逐漸從農業生產中解放出來。尤其是以全球衛星定位系統為代表的導航技術在農業生產中的應用,極大提高了農業生產的效率和質量。本文系統闡述了農業機械導航關鍵技術,并對其發展前景進行了分析。
關鍵詞:農業;機械導航;關鍵技術;發展
在國家惠農政策以及科學技術的扶持和推動下,自動控制技術以及電子計算機技術廣泛的應用于農業生產中,農業生產逐漸邁向現代化的道路。現代農業基本實現了機械化、自動化以及智能化生產,機械動力取代人力和畜力,農民作業負擔減輕。此外,GPS、遙感等導航技術在農業中的推廣和應用,實現了部分生產作業和管理自動化,作業效率和質量顯著提升,農民生活條件大大改善,同時加快了國民經濟發展的速度。
1農業機械自動導航系統及關鍵技術
農業機械自動導航系統是科技進步與發展的產物,經過眾多科研工作者的努力與實踐,農業機械自動導航系統不斷改進和優化,其運行更加穩定、安全,為指導農業生產提供了重要的條件。農業機械自動導航系統包含導航感知系統、控制決策系統以及車輪轉向控制系統三個部分。
1.1導航感知系統
導航感知系統主要是利用導航傳感器對農業機械進行精準定位,以實現農業生產自動化的目的。導航感知系統主要包括機器視覺技術、GPS技術以及慣性導航技術等,其中機器視覺技術應用最為廣泛。
1.1.1機器視覺技術
機器視覺技術主要是利用計算機以及工業攝像機來模擬人類視覺功能準確的判斷路線,并有效規避周圍障礙物的影響。機器視覺控制技術的靈活性比較強,能夠全面的采集各種農業信息,且運作成本比較低。在復雜多變的農田作業環境中,機器視覺技術可以通過采集周圍環境信息并對周圍的環境狀況進行分析,識別出作物位置和方向,并制定出準確的車輛跟蹤路線,為車輛規范運行提供重要依據。
1.1.2GPS定位技術
GPS定位技術充分結合了衛星技術以及通訊技術的優勢,利用導航衛星進行測時和測距作業。GPS定位技術具有全天候(不受任何天氣影響)、全球覆蓋、方便快捷、高效等特點,在農業生產中應用比較廣泛,可以實現農業生產的高效性目標,具有良好的經濟和社會效益。
1.2控制決策系統
導航控制決策系統主要是通過科學的控制算法對機械車輛轉向進行控制,根據農業生產作業的實際需要自動調整車輪的方向,使車輛少走彎路,并按照規定的路線進行農業生產作業,切實提高農業生產的效率。常用的控制技術有PID控制技術、模糊控制技術以及神經網絡控制等多種智能控制技術。
1.2.1PID控制技術
PID控制技術起步較早,與其他控制技術相比其發展相對比較成熟,具有靈活便捷的特點,被廣泛的應用于農業以及工業生產中。PID控制技術在農業生產使用過程中,只需要設定Kp、Ti和Td這三個參數即可,如果農業生產作業負載發生變化,可以對PID參數進行重新整定,直到達到滿意的控制效果。
1.2.2模糊控制技術模糊控制技術主要是利用模糊數學語言描述的控制規則來操縱導航控制系統運行。模糊控制技術可以采集全面的數據信息,為導航控制系統運行提供重要的依據。模糊控制技術與PID控制技術相比,具有適用范圍廣、對時變負載具有一定的魯棒性的特點。導航車輛如果在行駛過程中其行駛路徑與預定義的路徑存在一定的偏差,那么這些偏差信號就會通過模糊控制技術錄入到導航系統中,模糊控制模塊根據規則對偏差信號進行判斷,并輸出正確的路徑信號,指導導航車輛正確行駛。
1.3車輛轉向控制系統
車輛轉向控制系統主要依靠電機驅動控制模塊、液壓控制閥組系統模塊等對車輛進行適當的調節,以滿足農業生產的需要。電機驅動控制技術。將電機驅動控制系統安裝在導航車輛的方向盤上,然后利用計算機、電機驅動器以及方向切換裝置對車輛方向進行調節。控制決策系統將控制指令通過計算機發送給電機驅動器,電機驅動器在接收指令后與直流電機共同配合按照指令規定調整車輛轉速與方向,使導航車輛能夠按照預定義的路徑行駛。
2農業機械導航關鍵技術的發展
隨著科學技術的不斷發展以及科研工作者的不懈努力,農業機械導航技術得到了進一步的發展。農業機械導航技術體系中衍生出了諸如電磁導航以及激光導航等新型導航關鍵技術,其中電磁導航具有操作簡單、使用性能優越、使用年限長以及抗干擾能力強的特點,被廣泛的應用于實際的農業生產中。激光導航在科研人員的長期努力下研制成功并投入到農業生產中,在農業生產作業中呈現出了測距精度高、分辨能力強以及抗干擾能力強的優勢,且這種導航系統自身體積小,自重輕,方便農民操作,具有較高的實用價值。
3結語
由于農業生產環境具有多樣性和復雜性,需要農業機械能夠在不同的情況下采取合適的導航技術策略,以有效地完成相應的生產作業。現階段,農業機械導航技術已經被商業化應用,大大提高了農業機械的作業效率和作業質量,同時降低了駕駛人員的勞動強度。但是農業機械導航技術仍然存在不足,相關人員在實際操作中應不斷進行總結和改進,以保證農業生產作業順利進行。隨著科學技術的不斷發展,相信農業機械導航關鍵技術會得到進一步的提升和完善,其使用性能將更加優越,農業生產效率將會顯著提高。
作者:王軍強 單位:甘肅省秦安縣農業機械管理站