农用拖拉机牵引装置智能化测试与改进及拖拉机自动导航驾驶及导航技术.docx

农用拖拉机牵引装置智能化测试与改进及拖拉机自动导航驾驶及导航技术摘要：如果将中国比作跑步中的巨人，那么农业领域就是保障巨人跑步的有效动力。作为中国最为看重的一项领域，农业的生产效率是整个国家经济体系的重要基础。而农用拖拉机作为一种动力机械，其可以在田间作业以及运输领域起到广泛的应用效果。为了全面提升农用拖拉机牵引装置的牵引效率以及整体作业流程，必须对其牵引装置完成有效优化。目前，中国整体领域已然步入了智能化时代，而农用拖拉机牵引装置也必须完成智能化测试以及改进，全面理解农用拖拉机工作机理以及组件结构，在此基础上建立相关的系统模型，并就其悬挂装置完成全面优化。目前，河南省在推行农用机推广服务时，将农用拖拉机牵引装置进行了有效测量，并完成相关测试结果。因此，该文将就农用拖拉机牵引装置智能化测试与改进展开讨论，分析拖拉机牵引装置的使用以及挂车制动系统的操纵，研究其组件构成以及特点，进而提出如何对牵引装置进行有效改进。关键词：农用拖拉机；牵引装置；测试改进；研究分析农用拖拉机在作业过程当中，其可以实现牵引以及牵引作业流程。根据发动机的整体运行方法进行分析，可以得知发动机可以提供必要的动力，以驱动拖拉机完成动力传输。通过拖拉机内部的牵引带，使拖拉机完成运动。目前，在拖拉机的使用中，中国对拖拉机进行了集中的优化、改良，以保证拖拉机可以匹配90%以上的相关辅助工具。拖拉机对中国农业领域具有非常重要的应用意义，拖拉机的液压系统以及电力控制系统等均对中国农业的整体生产效率具有重要的联系影响。农用拖拉机可以在工作时，便于相关的电子控制技术完成数据统计。1牵引拖挂装置的使用牵引拖挂装置包含了两大结构。其，为摆式牵引杆。摆式牵引杆可以通过其后端的牵引销与农具连接，引导农具完成横向摆动，实现相关的作业。在使用拖拉机引领农具进行工作时，需要对于牵引孔完成定位。例如，可将两个负责定位的定位销插入牵引孔中，完成有效的固定。此外，对于牵引杆而言，可以对牵引杆进行翻转，以保证牵引杆对牵引点可以完成高效控制，达到有效的匹配效果。其二，为拖拉机的拖拉架。拖拉机的拖拉架可以有效的对各类型的拖拉机完成挂车操作，但需要注意的是拖挂架不可逾越。牵引装置同时安装。2拖拉机制动系统的有效操作通过制动气室以及控制器的给气牵引，实现拖拉机的运行以及停止。因此，必须对控制系统改装成断气控制系统。拖拉机挂车运输时,应观察其气压指示灯。如储气桶内的气压必须实现一定程度的额定，在一般情况下其不应低于0.45MPa,否则会导致气压升高，出现不平衡现象。此外，当发动机出现停止工作时，如发动机内部的气压迅速下降，则表明发动机内部存在漏气现象。漏气现象如不有效处理，将对拖拉机的运行效率产生影响。因此，必须进行及时排查。在改造过程中，拖拉机的储气筒压力正常，而挂车的整体储气筒压力偏低。在后续调节中，必须调整刹车阀，并拧紧螺钉，以保障系统内部压力保持在0.750.9MPa范围内。此外，为了保证安全阀能够起到有效的安全作用，必须及时清洗安全阀并对安全阀进行集中保养。如出现安全或损坏的现象，进行有效的更换。3组件构成以及其相关特点根据拖拉机的结构进行分析，拖拉机在运行中，主要包含了动力输出装置以及牵引装置等。在拖拉机工作流程中，拖拉机通过动力输出装置，可以对发动机的功率实现传递，以保障发动机的有用功传递到农用器具上。依靠皮带轮以及悬挂装置，在连接牵引装置的同时，可以对液压控制阀、液压装置提供全新的配套动力。4牵引装置的有效改进4.1 数学模型的建立在数字模型的建立中，根据各硬件以及优化组合，二者在一定程度上可以提升全面的工作效率。并根据拖拉机的行驶速度以及前驱动轮等整体因素，完成农用拖拉机的模型设定（通过图1公式完成）。在图1公式中，包含了农用拖拉机的行进速度、农用拖拉机的驱动轮半径、农用拖拉机的动力装置转速、农用拖拉机的变速装置传动、农用拖拉机的减速装置传动、农用拖拉机的滑段效率、农用拖拉机的动力驱动、空气动力系数等进行测量。在不同的分析流程里。其可以根据农用拖拉机的牵引率以及牵引力完成换算（如图2所示）。4.2 硬件结构设计针对于拖拉机的硬件结构，可以拖拉机的硬件根据不同的使用场景进行配置。例如，农用拖拉机的牵引装置可以根据使用模式，将其分为固定式以及摆杆式。其中，对固定式进行分析，可以得知固定式牵引装置包含了固定式牵引架以及牵引板。而摆杆式固定装置，则包含了相关的牵引叉、牵引板等，并且其具备可拆卸的特征。因此，针对其核心牵引装置进行改造，可以保证拖拉机的有效使用。4.3 智能控制设计根据拖拉机的工作模式，可以在拖拉机工作中,设置智能化控制方法，完成牵引装置的有效设定，降低人工操作难度。例如，在进行改进过程中，可以将液压装置替换成智能控制系统，并对液压的连续控制技能设定有效的伺服装置。合理配置拖拉机系统所产生的驱动力，在此基础上，完成转向器以及管路的设定。并根据迁移装置，设定农用拖拉机的综合调控，实现牵引功能。由单纯的拉力传感器转换为综合调控传感器，根据目标深度，将其传递后，执行相关的命令。经由牵引装置，完成农业机具的牵引相关引流力。通过设计环节，可以保证牵引装置能够对拖拉机实现更精准有效的应用。同时，对拖拉机的牵引方法进行智能体系的加强，在主控制器以及信号电池器的共同机制下，形成有效的传感。用电磁阀替代提升装置，实现对提升装置的调节，使其与牵引装置保持同一水平点，完成智能化牵引。5相关测试分析5.1 前置条件其测试牵制翥件可分为电磁信号实时传递，通过各元件以及牵引装置，完成灵活布局，实现信号获取过程。根据其测试过程核心，实现参数可调，以保证整个测试的动态控制质量。5.2 过程分析经过综合比对,可以对其牵引效率、燃油消耗率进行全面折算（如图3所示）。结语综上所述，经过整体的模型设立以及改进后，通过集中研究，可以对拖拉机的整体组建以及拖拉机的使用方法进行智能化的设定，完成集中改进。针对拖拉机的驱动、悬挂等功能，可以对拖拉机的现有问题进行集中处理。此外，针对拖拉机的智能化，完成了有效衔接，并实现改进目标。通过相关数据分析，在拖拉机调整后，作业效率与以往相比，整体提升17.5%。因此可得知此种优化方法对拖拉机的参考价值以及应用意义。摘要：农业产业化发展对农机设备的数量、性能等提出了更高要求，其中拖拉机自动导航驾驶已经成为得到广泛应用且具有巨大经济效益和社会效益的基本模式。本文简单介绍了拖拉机GPS自动导航无人驾驶系统，对其自动导航的动态定位技术、NEMA通讯协议、大地坐标系、传感器融合导航等关键技术进行分析，并就拖拉机自动导航技术推广策略展开探讨，但愿能为农业机械化生产水平的提升提供些许助力。关键词：拖拉机；自动导航驾驶；动态定位技术；NEMA通讯协议现代农业生产规模快速增大，必须借助农机设备才能保障生产质量和效率。拖拉机作为最基本的农机设备，其一直都在农业生产中有着广泛应用。不过传统拖拉机受驾驶员素质和状态等因素限制，难以实现长期、高质量、高效率作业，无法充分发挥拖拉机作用。对此，有必要研究拖拉机自动导航驾驶及导航技术。1拖拉机GPS自动导航无人驾驶系统随着农业规模的不断扩大和产业化程度的逐渐提升，现代农业生产水平逐渐提高，农机设备的应用范围越来越广泛，拖拉机更是必不可少的重要农机设备。新疆县作为优质商品棉生产基地，棉花种植面积达到了180万亩，仅靠传统的人工种植生产模式难以完成如此大规模的棉花种植生产活动，必须依赖机械设备完成包括机械整地、机械铺膜播种、机械植保、机械中耕追肥、机械碎秆、棉籽机械脱绒等在内的各种机械化作业。而在驾驶拖拉机方面，由于部分驾驶员驾驶技术以及敬业程度等的影响，再加上大规模生产带来的巨大劳动强度，导致棉花种植生产的机械作业中往往存在交接行弯曲、播行不直、接茬不准、机采浪费大、白白浪费时间与精力等问题，难以达到现代农业产业化发展的标准，不利于棉花种植生产水平的有效提升。而拖拉机GPS自动导航无人驾驶系统则是在引入差分GPS的情况下，对拖拉机的三维空间位置信息进行准确定位和持续监控，并在空间卫星星座系统、地面监控系统以及用户直接应用的GPS接收系统等，共同实现动态定位。在动态定位基础上，拖拉机自动导航无人驾驶系统能够按照特定方式完成自动驾驶，主要有两种自动导航无人驾驶形式。其一为在行走第一行后会产生导航直线，配套的软件会根据提前设置好的幅宽自动生成对应的导航直线并完成导航；其二为直接通过电子地图标记的方式来设定导航直线，拖拉机会按照设定好的导航直线行走。在拖拉机自动导航驾驶的助力下，农业机械化生产在很大程度上摆脱了对拖拉机驾驶员的依赖，不仅起到了省时省力的作用，更能有效避免因驾驶员自身驾驶技术、敬业程度、失误等所造成的作业时间短、衔接行距精度低、生产效率低、作业质量低等问题。在棉花种植生产中，拖拉机自动导航驾驶多应用于精量播种、机械采收等生产活动之中，能够大量节约人工费，同时显著提高生产质量和效率,实现大规模种植生产，这也是新疆县棉花种植规模能够达到180万亩的重要原因。在拖拉机自动导航驾驶配合精量播种技术的情况下，人工播种费、种子费、人工采摘费等都将得到有效节约，同时种植规模的扩大以及产量和质量的同步提升，使得棉花种植生产经济效益大幅增加。2拖拉机自动导航关键技术2.1 动态定位技术而GPS动态定位方式有单点动态定位法以及实时差分动态定位法两种，前者是由安装在拖拉机上的GPS信号接收机对拖拉机运动轨迹进行描绘，其在竖直以及水平方向的定位精度一般在22m与13m左右，并不能满足拖拉机自动导航驾驶的精度要求，故而该方法在拖拉机GPS自动导航无人驾驶系统中的应用较少；而实时差分动态定位系统的运行则通常是由基站的GPS接收机以及移动站的接收机共同完成，二者在动态载波相位差分（RTK）技术的支持下，能够实时处理GPS观测数据以及基站数据，进而实现准确定位。实时差分动态定位能够实现Cm级别的精准定位，而且不存在明显的延时，是在拖拉机自动导航中应用极为广泛的关键技术。在实时查分动态定位技术中,GPS数据的收发至关重要,直接影响到定位精度，其收发情况如图1所示。2.2 NMEA通讯协议NEMA通讯协议是当前应用极为广泛的GPS通讯协议，其对GPS数据的传输格式与方式进行了统一规范，从而确保不同品牌以及型号的GPS接收机能够相互联通。在该通讯协议下，各种数据格式都得到了统一规范，如UTC时间、维度、维度半球、经度、经度半球、GPS状态、正在使用解算位置的卫星数量、HDOP水平精度因子、海拔高度、差分时间等，为拖拉机自动导航实现提供了基础技术支持。2.3 大地坐标系GPS定位数据是通过WGS-84标准世界坐标系所得到的，能够实现数据信息的有效转换，即将得到的地球上任一目标的绝对位置信息转换为目标地所在的用户坐标。目前我国地图主要是采用高斯-克吕格平面直角坐标，能过实现经纬度坐标与高斯-克吕格平面坐标的转换，实现导航定位。在进行高斯-克吕格平面直角坐标转换时，通常需要对投影方式、中央经线、水平偏移量、地理坐标系、大地参考系、参考椭球体、椭球长轴、椭球扁率等参数进行处理。2.4 传感器融合导航不可否认，惯性导航系统具有导航信息连续信号、导航精度高等优势，但是实际导航精度受外界环境影响极大，如果卫星信号较差的话将会严重影响定位精准性，甚至可能出现无法定位的情况下。故而在现代拖拉机自动导航驾驶中，通常是将GPS与机器视觉、惯性导航等其他导航方式相结合，构建更加可靠的多传感器融合导航方式。在该导航方式下，能够获取更加精准的实时定位信息，进而对拖拉机转向轮转角加以控制，采取运动学模型控制、动力学模型控制、PID控制、智能控制等较为合适的控制方法，保障导航精准性与有效性。2.5 机自动导航技术推广策略随着现代农业的不断发展，拖拉机自动导航技术需要变得更加智能化，否则难以满足实际需求。因而在推广拖拉机自动导航技术的过程中，有必要凸显其智能性、智慧性，助力现代农业生产模式逐步实现自动化向智能化的过渡。3.1 智慧农业建设积极推进“互联网+现代农业”行动，发展智慧农业，通过卫星导航、无线网络终端系统。县政府积极引入社会资本，与金融机构、互联网企业协作，先后投资3000万元建成乡村振兴大数据中心，成立专业大数据公司，已将农口23个数据信息系统嵌入大数据平台，全县农业初步实现土壤墙情智能监测、智能自动化水肥滴灌、病虫害自动化监测、远程作业机械实时定位、实时监测、实时管理、大数据提取、信息交流等资源共享和互通。3.2 推动农业机械化转型升级在农机购置补贴拉动下，实现机械化与信息化融合，新增采棉机台、大中型拖拉机台、精量播种机台、卫星导航系统套、残膜回收机具台。截止目前，县全县农机固定资产总值亿元，农机总动力万千瓦，拖拉机保有量台，各类农机具台/架，卫星导航无人驾驶系统多套，无人飞防机架，采棉机台（其中打包机台），预计大宗农作物机械化水平达到97.7%以上，县域农机装备水平、作业水平和信息化水平稳步提升，为乡村振兴战略实施提供强有力的支撑。3.3 全面推进涉农项目以国家现代农业示范区、国家科技园区、国家农村一二三产业融合发展先导区等建设为平台，积极推进国家农业产业园创建、农村产业融合发展示范园创建、国家第二批区域性良种繁育基地建设项目申报；继续推进棉花绿色高质高效创建项目，总投资万元，IOOO亩智慧农业物联网技术应用示范基地已建成，棉花节本提质增效迈向新水平；已全面完成县国家145万亩棉花生产保护区和50万亩粮食生产功能区的划定上图入库工作；全县6.5万亩高标准农田建设项目实施完成。4结语综上可知，拖拉机在接入GPS自动导航系统后能够实现自动导航无人驾驶,进而实现长时间乃至夜间自动驾驶、作业质量和效率大幅提升，能够更进一步地发挥拖拉机在现代农业生产中的优势和作用。加大拖拉机自动导航驾驶技术的推广力度，进一步推动农业生产机械化、自动化、智能化发展，将是现代农业发展的重要趋势。