精准化农业的提出带动了智能化农机装备的研究,在拖拉机自主导航系统的研究中,转向控制系统的性能影响着整个导航系统的控制精度。本研究在充分了解国内外研究现状和发展趋势后,以东方红SG250拖拉机为研究平台,在此平台上搭建电液控制转向系统,设计转向角的无线采集系统和转向控制信号的标定方法。具体研究内容和成果如下:(1)设计并搭建电液比例控制的拖拉机转向系统平台。介绍了控制转向油路的二位四通电磁阀、二位三通电磁阀、电液比例控制器等电控器件以及转向角信号无线采集模块的硬件并进行安装调试。(2)对目前研究的拖拉机自主导航系统中的转向系统进行分析,说明了在信号采集精度、器件安装难易度等方面存在的问题。提出采取更高精度的测量模块和无线传输技术来提高系统整体的精度和稳定性。通过器件选型确定选用高精度的惯性导航模块JY-901和低功耗的无线传输电台WSN-02,搭建了转向角无线测量模块。最后通过数据传输试验验证其可行。(3)建立控制系统的数学模型,设计了 PD转向控制器,并对其系统性能进行测试。通过测试数据得出同一个系统在不同转向阻力环境下的转向性能无法达到相同效果。提出通过去除死区信号、线性拟合、线性拉伸的标定方法,将在不同条件下测试得到的控制电压U和转向速度W通过MATLAB进行一次、二次函数拟合得到标定参数,然后通过试验检验标定后的系统性能。试验表明:同一个控制系统在三种不同转向阻力下分别经过标定可以使转向性能基本一致。(4)完成了基于C++的上位机控制系统程序设计,提供了可人机交互的操作界面。上位机可配置传感器数据端口、传输速率。通过配置完成的转角数据实时显示在软件界面中,用户可以通过标定功能对当前环境进行标定。在上位机程序中用户可根据需要输入转向角或者直接输入控制电压,也可通过手/自动切换开关实时切换手动或者自动方式。(5)通过系统的整体性能试验测试了系统在不同环境下的响应信号。通过输入阶跃信号得到系统在幅值为10°时的稳态误差为0.41°、超调量为1.82°,幅值为20°时的稳态误差为0.32°、超调量为1.53,幅值为-10°时的稳态误差为0.21°、超调量为2.13°,幅值在-20°时的稳态误差为0.45°、超调量为1.87°,系统基本达到控制要求。通过输入正弦信号,分别得到在三种阻力环境下的平均延迟时间为0.68s、0.71s、0.72s,稳态误差为0.73°、1.06°、1.13°,标定效果较好。