拖拉机自动耕深控制系统，即以农具力控制、位控制、力位综合控制、滑转率控制为对象，运用信号传感方法、信号检测技术、CAN总线信号传输方法和信号处理方法，从而实现对拖拉机作业机组在田间的智能化控制。

　　（一）、国际水平：

　　20世纪70年代以来，随着电子技术和微机控制技术的出现和成熟，电子控制技术逐步被应用到拖拉机上，为提高拖拉机作业机组的耕深控制开辟了崭新的方法。

　　1978年德国奔驰公司率先在其生产的拖拉机上采用了电子控制的三点悬挂机构，标志着商业化的电子控制产品开始在拖拉机上得到了成功应用。经过几十年的研究和开发，各国纷纷推出新式控制系统。

　　德国BOSCH公司研制的拖拉机电子控制式悬挂机构采用带有数字信号处理设备的HER—D提升调节装置，其核心是一个由带有8路模拟量输入输出通道的微处理器和存储器，系统使用的传感器主要包括安装在下拉杆的磁致伸缩式测力销和安装在提升臂上的角位移传感器。电子控制单元通过对各传感器上送来的数据进行分析，驱动比例方向电磁阀，实现耕地作业的力调节、位调节。为了与拖拉机上的其它电子控制系统进行数据交换，BOSCH公司还专门开发了CAN总线结构，对悬挂系统的所有控制操作均可以通过安装于驾驶室内的控制面板来完成。该悬挂系统可以调节耕深，控制驱动轮的滑转率。

　　麦塞·福格森（MasseyFerguson）、菲亚特（Fiat）、万国（Weibo）等多个拖拉机生产厂家均在其生产的几种大功率拖拉机上装备了电子控制悬挂装置，该悬挂装置对提高拖拉机的作业效率和质量、降低燃油消耗起到了很好的作用。

　　德国布伦瑞克科技大学（TechnischeUniversitatBraunschweig）研制了一种新式的三点悬挂装置，该悬挂装置与传统的三点悬挂装置相比具有更加简单、更加灵活的特点。首先，在上拉杆和两个提升杆上分别装有液压缸，通过相应的控制阀控制液压缸内活塞的运动，可以通过提升杆直接控制农具的升降，在机构方面省去了提升轴和提升臂，结构尺寸更加紧凑；其次，将位置传感器与液压缸集成在一起，通过将位置传感器获得的信号输入到控制系统之中进行相应的位置和速度控制，省去了传统的机械反馈控制机构，控制更加灵活。目前，该悬挂系统主要存在着以下两方面的问题：

　　①左右提升杆的动力性能尚需提高。

　　②低价位的比例阀和液压缸的优化匹配问题还没有彻底解决。由于技术原因，该悬挂装置目前仍处于试验研究阶段，没有实用化。

　　日本京都大学（KyotoUniversity）研制了一种耕深控制系统，该系统由测量单元、控制单元、液压单元、悬挂系统连接单元、耕深设定值和死区控制单元组成。其中，测量单元主要由超声波传感器、光传感器、倾斜角度传感器和提升臂位置传感器（分压计）构成，用于测量提升臂的位移、拖拉机的俯仰角度和传感器离地面的高度；控制单元由数模转换板、接口板、电磁阀驱动电路板和单片机组成，是整个控制系统的中心；液压单元模块由液压缸、电磁阀和液压油路组成，主要用来驱动三点悬挂系统。该悬挂系统整个控制过程是：由传感器得到信号与设定值比较得到误差信号，该误差信号和死区设定值进行比较，如果小于死区设定值，控制系统没有输出；当大于死区设定值时，通过计算一个控制电磁阀的负荷比参数，经过该参数的计算得到一个输出控制信号，该信号经过放大电路，放大后控制电磁阀的输出。经过试验验证，该悬挂控制系统存在随着负载的增加，拖拉机的行使速度变慢的问题。

　　南非Witwatersrand大学的研究人员提出了一种利用拖拉机的滑转率来控制耕深的方法。该耕深控制系统装配在160kW的拖拉机上，主要由传感器模块、控制模块、输出模块、液压模块等组成。其中，传感器模块包括一个雷达传感器、一个磁感应式传感器和一个电位计。雷达传感器用来测量拖拉机实际行走速度，磁感应式传感器测量拖拉机驱动轮的转速，通过计算两者之差来得到滑转率；电位计安装在提升轴上，通过提升轴的转角来计算耕深；控制模块主要采用PIC17C44单片机，该单片机具有两个频率捕捉器、两个脉宽调制输出模块和强大的指令集以及一个8位乘法器。该耕深控制系统的控制过程是：首先由传感器得到拖拉机的实际行驶速度和驱动轮转速，然后通过数模转换器将模拟信号转换成数字信号输入到控制单元，再经控制单元的计算将控制信号利用单片机的脉宽调制信号输出，最后经输出放大电路放大后控制电磁比例阀，从而通过液压系统来控制农具的耕深。这样就完成了一个有滑转率来控制耕深的过程。该耕深控制系统的特点是：能够将土壤表面的各种阻力情况纳入控制策略之中；能够使拖拉机以的滑转率行驶，从而得到的牵引效率；可以节省燃油消耗和拖拉机的作业时间。同样，该耕深控制系统也存在反应灵敏度问题，因为各个环节引起的滞后问题造成了控制系统的反应灵敏度不高。其主要原因是：

　　①因为雷达模块内部含有各种滤波电路，从而造成了大约200ms的滞后。

　　②控制器内部的软件滤波算法引起的大约50ms的滞后。

　　③系统惯性引起的滞后。

　　④当农具升高或降低时，拖拉机的后轮要先进行压缩，由于该压缩引起的滞后。

　　上述原因引起的滞后问题造成了该耕深控制系统的灵敏度难以提高。

　　此外，其它知名的拖拉机厂商，如约翰迪尔（JohnDeere）、纽荷兰（NewHolland）等也都各自开发了相应的数字化耕深控制系统。

　　综上所述，目前在国外拖拉机上，电子控制耕深技术已经获得了广泛的应用，许多公司近期推向市场的大功率拖拉机装备了电子液压悬挂系统，使电子液压悬挂产品已经进入主流市场，还有一些拖拉机上还采用了基于CAN总线的多路传输网络系统，使得电子液压控制系统在拖拉机上的应用达到很高的水平。但同时，也还存在着许多有待于进一步研究探讨的问题，主要表现在系统的灵敏度、可靠性和实用化方面。