农业机械控制工程技术发展分析与智能控制技术在农业机械控制中的应用.docx

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1、农业机械控制工程技术开展分析与智能控制技术在农业机械控制中的应用摘要：在农业机械化作业期间，环境十分复杂，假设采用传统控制与作业方式, 作业效率那么差强人意，也难以迎合现代农业开展所需。对此，农业生产中应采用 智能控制技术,加快农业机械化建设速度，并可积极防止机械不平安事件的出现, 有力地促进农业稳定开展。对此，该研究以智能控制技术概念为切入点，重点介 绍几种常见的农业智能控制技术。关键词：农业；机械；智能控制技术；现代农业一直以来，农业是和谐社会构建的核心，也是影响国家开展的关键性产业 lo目前，智能控制技术、计算机技术、信息技术等各种高新技术不断涌现， 各行业迎来了难得的机遇，促使各地加快

2、现代化农业开展速度，积极创新农业科 技手段与优化产业结构，农业经济得以稳定开展。其中，智能控制技术发挥着不 可替代的作用，可对生产投入进行有效控制，优化生产效率及质量，防止外界环 境的不良影响。1智能控制技术概述二十世纪六十年代，智能控制技术应运而生，其是一种以高阶控制理论为基 础的、重点解决控制问题的一种高科技技术2。随着研究的深入，智能控制技 术日益成熟，广泛运用各行各业中，如生产过程控制系统、工业过程控制技术、 交通运输控制技术等。对于智能控制技术而言，其主要特征有：其一，以高阶控 制为核心，可全局控制整个复杂系统，且具有较佳的容错能力；其二，从功能性、 整体优化额的角度，分析与整合整个

3、系统，具有自组织、自学习、自适应、自协 调等特征，并具有较强的决策判断力与自我修复力；其三，智能控制系统是一种 定量控制、定性决策与闭环控制相融合的一种多模态控制方法，可对目标进行预 定控制。2智能控制技术在农业机械控制中的应用2.1 智能控温系统智能控温系统那么是以日照温室原理为基础，将智能传感技术、控制技术与计 算机技术相融合，形成智能化农业设备，其借助不同控制设备，对光照、湿度、 温度、CO2浓度等环境因素进行调整，为不同植物生长创设最正确生长环境4。 其具体运用原理那么是采用不同传感器对室内环境相关参数实际情况及变化值进 行重点检测，且迅速把数据以信号的方式传输给计算机开展计算、分析与

4、比照， 再通过不同控制程序调控室内环境参数，以此来为植物生长创设良好的生长环 境。智能控温系统可提高农业种植的科学性，防止出现生产风险，且可有效保障 农产品产量与质蕈，确保农业经济可持续健康开展。2.2 自动采收农作物在农作物采摘中，农户可借助智能设备。使用前，农户根据实际情况提前将 各种设备参数进行合理设定。设备运行时，农户可对系统程序进行操作，从而顺 利完成生产。采摘操作前，智能设备能够全面、高效、准确地检测出农作物具体 生长情况，准确预估出其成熟度，并把相关数据迅速传输到系统中，从而作出精 准操作指令，顺利地实现自动采摘。另外，借助智能控制技术时，设备传感器积 极获取外界数据，准确设置与

5、比照这一设备内部自动控制程序相关参数，且迅速 作出程序相关指令，从而自动化采摘农作物。例如，PL70履带自走式全喂入谷 物联合收割机，安装了 AI处理器、AI控制器及摄像头5。作业时，可对农作 物潮湿度、密度、品种等进行有效感应，借助AI控制器对功能部门进行智能化 调整，以此来降低驾驶员的工作量与强度，提高收获效率与质量，保证干净脱粒, 以此来降低破损率。在运行时，可在计算机屏幕上将线路规划、收割机控制、障 碍探测等情况进行实时显示，对路线规划进行合理调整。同时，对收割机前行方 向准确记录，合理扩大行驶范围，假设遇到复杂地形，计算机可迅速调整收割机方 向。对于收割机前进的路线，基于导航系统所获

6、取的信息及时进行调整，对具体 位置、速度与方向进行精准识别。值得注意的是，当收割机、运粮拖车均在同一 时间段工作时，借助导航系统可对两者具体位置相关信息进行共享，从而提高操 作效率。2.3 智能播种机智能播种机由变量控制器、传感器、计算机、基本播料机、GPS组成，对播 种机运转进行合理调节，以此来控制投放种子与化肥数量，完成播种6。在具 体应用过程中，把播种与施肥设计方案输入到计算机中，采用GPS同设计方案 中的信息进行比照，获取精准的位置，再借助计算机向播种机发出指令，合理调 整转速，实现对播种机前进速度与割幅宽度进行合理控制，最终能够控制播种。 在农业生产中运用智能播种机可有效地降低人工本

7、钱，提高生产效率与质量，从 而提高农业生产机械化程度。2.4 灌溉、施肥智能控制技术现代农业中，需实现生产管理智能化，对农业施肥与灌溉进行自动化控制， 合理配置肥料及水分，保证作物健康成长。施肥这一操作中引入智能控制技术， 并将灌溉融为一体，进一步提高这一作业的智能化水平。同时,，水肥一体灌溉系 统基于农田、花园、温室等领域日常灌溉控制与管理而设计等（如图1）。这一 系统可基于农作物要求、土壤墙情肥力、土壤性质等因素，提供最正确水肥灌溉方 案。基于土壤条件、植物生长规律合理灌溉与施肥，以此来提高农作物产量与质 量。并借助物联网传感设备，全自动控制，降低人工投入，提高管理效率。2.5 影像识别技

8、术借助影像识别技术，可基于农作物光照需求对光照强度进行调整。因作物在 不同生长时期对阳光的需求有所差异。为了能够确保农作物健康生长，需对光照 条件进行控制。如Nsensor传感器（如图2）直接安装在车载机具上，在线检 测作物叶绿素含量以及氮素含量，采用超声波传感器对叶绿素含量进行准确估 算，以此来提高检测精准度。2.6 地理信息技术在农业生产中运用农业地理信息系统，其能够管理各种空间数据，实时监测 土壤、地形、作物等，且迅速处理分析这些数据信息，为农业种植人员决策提供 可靠依据。同时，该系统可广泛采集农业生产基础数据，形成农业资源电子档案, 有效利用与管理耕地资源、作物种植与生产等。例如，无人

9、机航测服务，具有 DLG、DOM、DEM、DRG、三维实景模型及机载激光雷达全套数据成果的生产 能力。3结语总之，对于农业现代化建设而言，农业科技创新尤为关键，智能化农业科技 是必然趋势之一。对此，农业机械化控制过程中应积极引入智能控制技术，可提 高农业装备高效化、自动化水平，为智能农业产业开展创设优质条件。参考文献：任震宇，杨雨涛，彭世杰，李方志，王璇.智能控制技术在无人农场的应 用J ,科技创新与应用,2022,12（4）: 179-181.张西宁.智能控制工程在农业科技中的应用一一评农业装备智能控制系 统开展动态研究J.中国农业气象,2021,42(2):166.3胡天让，陈岩，陈创业,

10、关于农业温室大棚智能控制技术的现状与展望探 讨J.数码世界,2020(11):281-282.4刘成良，林洪振，李彦明，贡亮，苗中华.农业装备智能控制技术研究现 状与开展趋势分析J.农业机械学报,2020,51(1):1-18.5张京环.农业温室大棚智能控制技术的现状与展望探讨J ,农村实用技 术,2019(4):18.李德旺，许春雨，宋建成.现代农业智能灌溉技术的研究现状与展望J.江 苏农业科学,2017,45(17):27-31.摘要：随着社会及科技的开展，农业机械(下称：农机)控制工程技术已经 形成完备的系统，而其开展是在电气工程和机械工程这两者的基础上形成的，在 全世界已有近千年的开展

11、，自动化控制工程已成为现代科学领域中不可或缺的一 局部，该文纵观古今中外对其进行分析，供更多有识之士参考。关键词：控制工程；反响控制；开展分析；工程技术1工程控制的三个阶段从农机控制工程技术的开展历史看，古代的工程控制领域中当属中国、古埃 及、巴比伦的创造最为突出，比方库太西比奥斯水钟、都江堰、地动仪，以及 18世纪的蒸汽机控制器等；而在近代人们那么一直致力于控制系统不稳定、不确 定这方面问题的解决，并提出了线性常微分方程，解决瓦特蒸汽机存在的问题； 进入20世纪，为进一步改善因不稳定带来的问题，人们提出了负反响概念，且 随着推移控制工程技术的逐渐展现，使得控制系统得到了迅猛的开展，像控制 论

12、、卫星的发射等。1.1 古代控制控制系统的起源可以追溯到古埃及的漏壶设备，但是这个设备的缺点是会浪 费大量的水。经过一段时间的开展，古希腊人为了解决浪费水的问题，又提出了 库太西比奥斯水钟，这也是被公认为最早的控制系统，这个系统的神奇之处在于 漏壶的设置是一个开环系统，可以有效地解决浪费水的现象发生。1.2 近代控制近代的控制始于反响系统，主要在提炼金子时所创造的，该装置是利用水银 进行的。到了工业革命阶段，瓦特蒸汽机便是开端，所创造的飞球调速器对蒸汽 机的不稳定有所改善。在工业革命时期，控制机器的使用逐渐增加，但其存在的 弊端也在渐渐暴露，例如控制系统在工作运行过程中会产生晃动，从而使系统变

13、 得不稳定。在那个时期，艾里教授曾用数学的方式试探性解决问题，但由于非线 性方程的原因失败了。而在后期，麦克斯韦又提出了用数学解决问题，以此线性 常微分方式问世，最终帮助瓦特蒸汽机解决了不稳定性带来的负面现象。1.3 现代控制到了现代，反响控制的应用也逐渐普及，同时也让控制系统引进现代化。而 且在这个阶段，控制技术系统在农业上的使用逐渐突出，而实时控制可保证对农 机的实时观察，帮助其平安防护。其主要特点有三，即：控制系统可靠性高，假设 田地的环境较为恶劣，屏蔽措施便可以帮助机械消除外界的干扰；高效、高性能 的传感器，当机械出现故障时会实现对故障的诊断，从而为专业人员的维修提供 了便利；因为农机

14、控制技术是自动化的，且覆盖的范围较大，提高了田间工作的 效率，尤为其节省了人力物力。2农机控制工程系统中导航技术应用2.1 北斗导航系统北斗卫星系统简称“BDS”，现阶段利用在无人驾驶拖拉机方面已经有了很 大成就，具体来说就是将BDS安装在拖拉机上，然后屏幕终端便有了田地中的 画面，专业人员可通过画面导航。就算没有人进入到耕地中，也可以根据不规那么 的驾驶，来顺利完成各种作业，既减轻了驾驶员的负担，又提高了作业效率，更 是突出了该项技术在夜间工作的优点。2.2 自动化控制系统根据现在导航机械的环境来说，自动控制（下称：自控）系统也在进一步提 升，而且自控系统在农机方面的要求也在与时俱进，而对于

15、严苛的要求，尽快实 现控制系统的完备便是上策。自动控制系统大体可以分为两种类型，即：纵向控 制、横向控制。其中，横向控制所控制的目标是农机工作方式，所涉及的多为技 术性问题，关于导航技术方面很少使用；而纵向控制涉及导航技术的问题那么较多, 人们主要是研究通过导航技术在农机路径规划一类问题的解决，从而实现自控的 进展。主要可以在下面几个方面进行：工作范围、作业量、位置信息等。另外， 导航科研技术的高低也直接影响着纵向控制技术的开展，因为此项控制技术的发 展是依托在整体的科技水平上的。就目前的情况来看，农机导航技术在控制系统 中一直以良好的势头开展，其中的神经网络控制也在整体的融合中起不可小觑的

16、作用，并且能够在保障线驱动偏差率上实现机械制动的全面开展。2.3 遥感技术遥感技术在中国农业生产中发挥了巨大效应，其重要性不言而喻。首先是在 农作物生长期间，可通过此项技术实时监控作物的状态，毕竟人为进行观察，很 难全方位掌握各种情况，而利用遥感技术那么比较直观，并可以及时采取合理的弥 补措施；其次是农作物虫害监测与防治，农作物出现虫类灾害属于常见现象，是 影响农作物的生长，造成农业损失的重要因素，如果配以现代化遥感技术，就可 以及时发现源头，并及时给予处理。另外，在自然灾害的检测方面，现代化遥感 技术的作用也得到了广泛认可。3结语综上，该文主要以古代、近代、现代三个方面阐述了控制系统的开展并给出 简要的分析，并引出目前使用最广的农机控制工程系统中机械导航技术应用，先 后介绍了：环境感知技术、智控系统、地图构建技术、障碍物探测与避障技术， 并特别指出中国目前对障碍物探测与避障技术的研究比较匮乏，需要引起人们的 重视。