发展智能农业装备的无人化是解决我国农业用工问题、降低用工成本的迫切需要,是我国农业高质高效发展的必然趋势。拖拉机作为农业生产各个环节中应用最广的机型,其自动驾驶的实现对精准农业的发展至关重要。本文以东方红LX954-C拖拉机为研究平台,进行自动驾驶算法及硬件的相关研究,主要研究内容如下:（1）针对无人拖拉机路径跟踪控制,建立拖拉机二自由度路径跟踪误差模型,为克服先前算法依赖模型准确度、对非线性时变扰动敏感的缺点,设计了快速非奇异终端滑模控制器,使用有限时间扰动观测器对匹配扰动和非匹配扰动进行有限时间估计,并进行了去抖振和抗饱和处理,随后证明了控制算法稳定性。仿真结果表明该算法在扰动存在时仍可以使横向误差和航向误差迅速收敛。（2）针对无人拖拉机转向控制,对基于电动方向盘的转向系统进行了模型辨识实验,使用非线性PID算法控制方向盘转速进而使拖拉机前轮跟踪目标转角,通过差分进化算法对参数进行寻优,仿真结果表明算法对方波转角信号和正弦波转角信号的跟踪效果良好,并在田间进行转向控制实验,效果较好。（3）针对无人拖拉机的硬件功能需求,对拖拉机进行硬件设计与改装。加装电动方向盘和转角传感器改造转向系统,通过解析原车电路改装换向、油门电路,在液压提升、离合等执行机构中加装电动推杆,加装导航定位系统和远程遥控系统,拟定数据传输协议,设计编绘电平信号PCB调理板,编写调试底层驱动程序。实验证明硬件系统可实现换向、转向、油门调节、液压升降等动作,信号通信传输也满足拖拉机自动驾驶路径跟踪要求。（4）为验证算法的可行性与优越性,在存在大量积水的田块进行路径跟踪效果实验验证。对比了不同速度和不同算法的路径跟踪效果。最大横向误差为0.09 m,大部分路程保持在±0.06 m内,误差均值为-0.0019 m,误差均方根为0.0183 m,路径跟踪算法的精确度和鲁棒性都满足要求。