随着城市化的不断发展和人口老龄化的逐渐加剧,我国农业人口不断减少。在此情况下农业生产和管理必然逐渐向着机械化、智能化转变。高地隙喷雾机作为一种高效的田间植保工具,对农作物各个时期病虫草害都起到较好的防治效果。现有的高地隙喷雾机主要为机械传动、液压助力转向结构,在泥泞水田工作时容易深陷淤泥无法转向,甚至损坏底盘。本文研究的四轮独立电驱动高地隙喷雾机采用轮毂电机提供动力,由于其特殊的自转向底盘结构,无需外部助力只需控制四个车轮差速即可完成转向,但对系统的控制性能提出了更高的要求。本文首先设计了连杆约束自转向结构,然后建立运动学模型并设计基于运动学模型的控制器,最后建立动力学模型并完成参数辨识,主要研究内容如下:(1)四轮独立电驱动高地隙喷雾机底盘约束连杆设计。在高地隙喷雾机底盘基本自转向结构的基础上设计连杆约束方案,将前后转向桥联动后得到约束自转向结构,利用底盘结构几何关系建立方程,以求特殊解的方式解得安装点并以最小形变为目标选定连杆安装位置。连杆约束方案造价低,生产加工方便,已在喷雾机上应用。(2)建立四轮独立电驱动高地隙喷雾机运动学模型并基于此设计运动控制器。首先建立底盘运动学模型,然后基于运动学模型设计上层轮速分配控制器和下层轮速跟踪控制器,最后进行试验,结果表明:在平坦路面车速跟踪曲线上升时间为1.9s,转角跟踪曲线上升时间为2.0s,满足应用要求;在越过11cm高障碍物过程中转向桥转角在期望转角附近有最大值为7.5°的震荡;在田间工作时行走功能正常,足以应对大部分田间的工作场景。(3)建立四轮独立电驱动高地隙喷雾机动力学模型。首先以大地和底盘活动部件建立相应坐标系,再分别计算其动能和广义力,利用拉格朗日方程求解出动力学方程;然后代入轮毂电机模型,通过化简最终获得与电机输入电压相关联的动力学模型。(4)设计底盘动力学模型参数辨识试验并利用最小二乘法完成参数辨识。首先使用欧拉积分将动力学模型离散化并且化简为最小二乘格式;然后搭建试验平台,安装差分GPS系统获取喷雾机的空间坐标和偏航角,同时采集转向桥转角和电机输入电压;获取的数据经过高斯平滑、坐标变换等处理后再运行最小二乘一次完成算法获得模型参数。