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拖拉机自动导航技术是精准农业的重要组成部分,在自动插秧播种、喷药施肥、中耕除草和农作物收获等作业中被广泛应用,可有效降低驾驶员的劳动强度,保证作业质量,提高作业效率,降低生产成本。拖拉机自动导航控制关键技术包括定位方法、路径跟踪控制决策算法和自动转向控制算法。本文以约翰迪尔5-754型拖拉机为试验平台,研究了基于RTK-BDS和DR组合导航定位的路径跟踪控制决策和自动转向控制算法。(1)针对RTK-BDS在卫星信号较差时定位精度难以保证问题,研究了基于RTK-BDS和DR的组合导航定位方法。当RTK-BDS卫星信号较差时用DR短时间内代替RTK-BDS进行定位,以减小环境因素对拖拉机定位精度的影响。基于拖拉机非线性运动模型,采用扩展式卡尔曼滤波方法对RTK-BDS和DR数据信息进行融合处理,仿真试验结果表明该方法可有效减小各定位传感器的信号噪声。(2)为满足拖拉机转向执行机构需求,对拖拉机转向液压油路进行了改造,设计了拖拉机电液转向系统,实现了转向液压缸运动速度和方向控制。设计了拖拉机自动转向闭环回路,实现了前轮转向角闭环控制。为研究拖拉机自动转向动态响应性能,建立了拖拉机电液转向系统数学模型,通过劳斯稳定判断公式可判定该电液转向系统数学模型是稳定的。(3)研究了模糊PID自动转向控制算法,建立了转向角偏差、转向角偏差变化率和PID控制参数的模糊控制规则,对不同转向角偏差时的PID控制参数进行优化。分别对PID和模糊PID转向控制算法进行了自动转向仿真试验和田间自动转向试验,试验结果表明模糊PID转向控制算法可有效减小系统超调量,缩短响应时间,具有相对较佳的控制效果。(4)将拖拉机运动学模型和纯追踪方法结合,得到拖拉机纯追踪运动模型。基于拖拉机纯追踪运动模型和路径跟踪策略,研究了模糊自适应路径跟踪控制决策算法,通过动态调整模糊控制规则优化前视距离,得到优化目标转向角,田间试验结果表明该算法有较好的路径跟踪效果。(5)为验证基于RTK-BDS和DR的拖拉机导航控制方法可行性和优越性,对拖拉机导航路径进行规划,并在田间进行自动导航试验。试验结果表明:在拖拉机前进速度为1.80km/h～4.90km/h时,基于模糊自适应路径跟踪控制决策算法的拖拉机直线跟踪误差均小于0.2m,垄头换向精度小于0.49m,其中当前进速度为2.70km/h时有最佳控制效果,此时的直线跟踪误差小于0.07m;在拖拉机前进速度为2.70km/h时,采用前视距离分别为2m、3m、4m和5m路径跟踪控制决策算法的直线跟踪误差均小于0.25m,垄头换向精度小于0.61m;采用模糊自适应路径跟踪控制决策算法的直线跟踪精度均高于相同速度下的固定前视距离的路径跟踪控制决策算法。