随着我国土地流转政策的逐步推进,农田实现了集中规模化经营,农艺、农作物种植、农机作业等各项措施得到进一步优化配置,极大的提高了农业生产的科技含量。目前,现代化智能农机已经开始逐步应用于农业生产的各个环节,但是机群在农田内的作业路径优化问题仍未得到改善。机群在进行作业时,按照农户机械化作业经验,一般采用梭型作业、向心作业或离心作业方式,农机在地头转弯距离过小或过大,不仅作业成本高、作业难度大,而且单台农机进行大规模农田作业,发生故障时要暂停农田作业,极大的影响作业进度;由于机手操作不当等原因,作业过程中,农机作业状态经常发生改变,不能严格按照预先规划好的路径进行作业;参与农田作业的机群如果型号不同,作业幅宽、作业速度均不相同,采用并排作业,经常会发生作业冲突、作业结束时间不一致等问题。因此,研究如何合理、有效的优化农机作业路径,既可提高作业效率,又降低了作业成本,对农户和机手来说,具有极大的实用价值,同时作业路径优化技术服务于无人驾驶领域,对农机实现无人驾驶具有重要的理论研究意义。本论文将农机作业路径优化作为研究对象,并利用车辆路由问题模型以及现代启发式优化算法,针对不同情况的农机作业,提出了四种农机作业路径优化算法,主要研究成果如下:(1)分析了单农机进行大规模农田作业存在的问题,针对该问题,以总转弯距离最短为规划目标,构建了一种单农机作业路径规划模型,提出了一种单农机作业路径规划算法。算法对初始化作业路径进行了贪心优化,对作业路径寻优过程进行了多普勒降温策略。算法对多种矩形农田、多种梯形农田及多种农机参数进行了试验,与其它优化算法对比,本论文提出的优化算法具有更高的寻优效率和优化性能。(2)针对机群作业冲突问题,构建了机群协同作业路径规划模型,以作业时长和总作业时间综合最短为规划目标,同时考虑作业冲突,提出了一种机群协同作业路径规划算法,从算法寻优效率、作业时长、总作业时间以及有效农田作业能力四方面进行了试验,试验结果表明本文算法能高效的为机群协同作业提供合理路径。(3)针对机群作业状态发生改变的问题,分析了机群协同作业路径实时优化的特点,构建了机群协同作业路径实时优化模型;以作业时长和总作业时间综合最短为优化目标,提出了三种机群协同作业路径实时优化算法,从农机未发生故障、发生故障、故障修复三个作业阶段进行了试验,试验结果表明,在农机作业状态发生改变时,三种算法均能实时、有效调整机群作业路径,通过算法对比,最终从三种优化算法中确定了最优算法。(4)针对异型机群作业参数不一致、作业冲突问题,将异型机群作业分为并排作业和剩余农田作业两个阶段,构建了异型机群协同作业路径实时优化模型,并排作业阶段以机群作业速度从大到小顺序作业为优化目标,剩余农田作业阶段以避免作业冲突、作业成本最低为目标,提出了一种异型机群协同作业路径实时优化算法。从机群作业速度未发生改变、作业速度变快、作业速度变慢三个角度进行了试验,试验结果表明,并排作业阶段,优化算法能有效的实时调整机群作业路径,避免了作业冲突,剩余农田作业阶段,优化算法能找到最优农机组合,实现了作业成本最低的优化目标。综上所述,本文系统的研究了智能农机作业路径优化问题,有效提高了农田作业效率、降低了农机作业成本,具有一定的创新性,对研究智能农机作业及农机无人驾驶具有重要的理论意义和实用价值。