农业机械控制工程技术发展分析

张祥宁，张婷婷 （.山东省青岛市即墨区通济街道办事处，山东 青岛 6600；.山东省青岛市即墨区龙山街道办事处，山东 青岛 6600）

1 工程控制的三个阶段

从农机控制工程技术的发展历史看，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，比如库太西比奥斯水钟、都江堰、地动仪，以及18世纪的蒸汽机控制器等；而在近代人们则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，人们提出了负反馈概念，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发展，像《控制论》、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。经过一段时间的发展，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]。

1.2 近代控制

近代的控制始于反馈系统，主要在提炼金子时所发明的，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，所发明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，反馈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，帮助其安全防护。其主要特点有三，即：控制系统可靠性高，若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，也可以根据不规则的驾驶，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则较多，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发展，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发展，其中的神经网络控制也在整体的融合中起不可小觑的作用，并且能够在保障线驱动偏差率上实现机械制动的全面发展。

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，而利用遥感技术则比较直观，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发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。