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        農業(yè)機械控制工程技術發(fā)展分析

        2021-04-26 03:19:06張祥寧張婷婷山東省青島市即墨區(qū)通濟街道辦事處山東青島6600山東省青島市即墨區(qū)龍山街道辦事處山東青島6600
        農業(yè)工程技術 2021年6期
        關鍵詞:控制工程遙感技術控制技術

        張祥寧,張婷婷 (.山東省青島市即墨區(qū)通濟街道辦事處,山東 青島 6600;.山東省青島市即墨區(qū)龍山街道辦事處,山東 青島 6600)

        1 工程控制的三個階段

        從農機控制工程技術的發(fā)展歷史看,古代的工程控制領域中當屬中國、古埃及、巴比倫的創(chuàng)造最為突出,比如庫太西比奧斯水鐘、都江堰、地動儀,以及18世紀的蒸汽機控制器等;而在近代人們則一直致力于控制系統(tǒng)不穩(wěn)定、不確定這方面問題的解決,并提出了線性常微分方程,解決瓦特蒸汽機存在的問題;進入20世紀,為進一步改善因不穩(wěn)定帶來的問題,人們提出了負反饋概念,且隨著推移控制工程技術的逐漸展現,使得控制系統(tǒng)得到了迅猛的發(fā)展,像《控制論》、衛(wèi)星的發(fā)射等。

        1.1 古代控制

        控制系統(tǒng)的起源可以追溯到古埃及的漏壺設備,但是這個設備的缺點是會浪費大量的水。經過一段時間的發(fā)展,古希臘人為了解決浪費水的問題,又提出了庫太西比奧斯水鐘,這也是被公認為最早的控制系統(tǒng),這個系統(tǒng)的神奇之處在于漏壺的設置是一個開環(huán)系統(tǒng),可以有效地解決浪費水的現象發(fā)生[1]。

        1.2 近代控制

        近代的控制始于反饋系統(tǒng),主要在提煉金子時所發(fā)明的,該裝置是利用水銀進行的。到了工業(yè)革命階段,瓦特蒸汽機便是開端,所發(fā)明的飛球調速器對蒸汽機的不穩(wěn)定有所改善。在工業(yè)革命時期,控制機器的使用逐漸增加,但其存在的弊端也在漸漸暴露,例如控制系統(tǒng)在工作運行過程中會產生晃動,從而使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。在那個時期,艾里教授曾用數學的方式試探性解決問題,但由于非線性方程的原因失敗了。而在后期,麥克斯韋又提出了用數學解決問題,以此線性常微分方式問世,最終幫助瓦特蒸汽機解決了不穩(wěn)定性帶來的負面現象。

        1.3 現代控制

        到了現代,反饋控制的應用也逐漸普及,同時也讓控制系統(tǒng)引進現代化。而且在這個階段,控制技術系統(tǒng)在農業(yè)上的使用逐漸突出,而實時控制可保證對農機的實時觀察,幫助其安全防護。其主要特點有三,即:控制系統(tǒng)可靠性高,若田地的環(huán)境較為惡劣,屏蔽措施便可以幫助機械消除外界的干擾;高效、高性能的傳感器,當機械出現故障時會實現對故障的診斷,從而為專業(yè)人員的維修提供了便利;因為農機控制技術是自動化的,且覆蓋的范圍較大,提高了田間工作的效率,尤為其節(jié)省了人力物力。

        2 農機控制工程系統(tǒng)中導航技術應用

        2.1 北斗導航系統(tǒng)

        北斗衛(wèi)星系統(tǒng)簡稱“BDS”,現階段利用在無人駕駛拖拉機方面已經有了很大成就,具體來說就是將BDS安裝在拖拉機上,然后屏幕終端便有了田地中的畫面,專業(yè)人員可通過畫面導航。就算沒有人進入到耕地中,也可以根據不規(guī)則的駕駛,來順利完成各種作業(yè),既減輕了駕駛員的負擔,又提高了作業(yè)效率,更是突出了該項技術在夜間工作的優(yōu)點。

        2.2 自動化控制系統(tǒng)

        根據現在導航機械的環(huán)境來說,自動控制(下稱:自控)系統(tǒng)也在進一步提升,而且自控系統(tǒng)在農機方面的要求也在與時俱進,而對于嚴苛的要求,盡快實現控制系統(tǒng)的完備便是上策。自動控制系統(tǒng)大體可以分為兩種類型,即:縱向控制、橫向控制。其中,橫向控制所控制的目標是農機工作方式,所涉及的多為技術性問題,關于導航技術方面很少使用;而縱向控制涉及導航技術的問題則較多,人們主要是研究通過導航技術在農機路徑規(guī)劃一類問題的解決,從而實現自控的進展。主要可以在下面幾個方面進行:工作范圍、作業(yè)量、位置信息等。另外,導航科研技術的高低也直接影響著縱向控制技術的發(fā)展,因為此項控制技術的發(fā)展是依托在整體的科技水平上的。就目前的情況來看,農機導航技術在控制系統(tǒng)中一直以良好的勢頭發(fā)展,其中的神經網絡控制也在整體的融合中起不可小覷的作用,并且能夠在保障線驅動偏差率上實現機械制動的全面發(fā)展。

        2.3 遙感技術

        遙感技術在中國農業(yè)生產中發(fā)揮了巨大效應,其重要性不言而喻。首先是在農作物生長期間,可通過此項技術實時監(jiān)控作物的狀態(tài),畢竟人為進行觀察,很難全方位掌握各種情況,而利用遙感技術則比較直觀,并可以及時采取合理的彌補措施;其次是農作物蟲害監(jiān)測與防治,農作物出現蟲類災害屬于常見現象,是影響農作物的生長,造成農業(yè)損失的重要因素,如果配以現代化遙感技術,就可以及時發(fā)現源頭,并及時給予處理。另外,在自然災害的檢測方面,現代化遙感技術的作用也得到了廣泛認可。

        3 結語

        綜上,該文主要以古代、近代、現代三個方面闡述了控制系統(tǒng)的發(fā)展并給出簡要的分析,并引出目前使用最廣的農機控制工程系統(tǒng)中機械導航技術應用,先后介紹了:環(huán)境感知技術、智控系統(tǒng)、地圖構建技術、障礙物探測與避障技術,并特別指出中國目前對障礙物探測與避障技術的研究比較匱乏,需要引起人們的重視。

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