智能农机装备是“中国制造2025”十大重点研究领域之一,农业机械自动导航技术是智能农机装备研究的重点问题。高地隙喷雾机是一种重要的植保机械,研究高地隙喷雾机自动导航与作业平台有利于提高施药效率和质量。然而现有自动导航系统未考虑高地隙喷雾机工作环境复杂导致路径跟踪精度降低,车体重心高导致路径跟踪时易发生侧翻的问题,此外自动导航与作业协同控制性能不佳。本文以高地隙喷雾机自动导航与作业平台为研究对象,研究自动导航与作业的控制方法,解决软硬件集成和协同控制不佳、复杂环境下路径跟踪精度低与抗干扰能力差、路径跟踪中车身易侧翻的问题,对提升高地隙喷雾机自动导航与作业控制的稳定性和精确性具有重要的理论意义和应用价值,主要研究内容如下:针对目前自动导航系统主控制器外设接口不丰富、系统控制逻辑不稳定、定位精度低、无级调速与制动能力差、远距离通信与数据传输不稳定、自动转向精度低与响应慢、车轮转向角度测量不精确、自动导航与作业系统协同控制效果差等问题,设计一套由主控制器、定位系统、行走控制系统、通信系统、自动转向系统、作业系统构成的高地隙喷雾机自动导航与作业平台,实现高地隙喷雾机在自动导航过程中定位、转向、调速、制动、通信、喷杆动作等任务的协同控制,提升系统的稳定性、数据传输的完整性与准确性、无级调速与制动的快速性、自动转向与喷杆动作的快速性和精确性。针对路径规划方案不系统以及地头转弯空间大的问题,设计直线路径、直线阵列以及地头自动转弯的方案,系统建立路径规划方法并有效减小地头自动转弯空间。针对定位侧倾偏差提出一种修正方法,有效修正侧倾导致的定位偏差,保证定位数据的准确性。针对偏差影响路径跟踪精度、复杂环境下路径跟踪精度低与抗干扰性能不佳的问题提出路径偏差计算方法、横向偏差与航向偏差融合方法、基于改进模糊PID的路径跟踪控制算法。在Matlab/Simulink对该算法进行验证,结果表明,初始偏离规划路径0.3156m时平均偏差0.0221m,初始偏离规划路径-0.5906m时平均偏差为0.0546m,在外部干扰下平均偏差0.0294m,相较于PID算法平均偏差明显下降,具有良好的路径跟踪精度和抗干扰能力。针对自动转向过程中车身易侧翻问题,提出一种基于防侧翻和PD的自动转向算法,有效提高路径跟踪时的车身稳定性和转向性能。搭建高地隙喷雾机自动导航与作业试验平台,对转向性能、定位精度、作业系统性能、直线路径跟踪精度、车身侧倾情况、地头自动转弯方案进行试验验证。结果表明,车轮转向迅速;不同速度下定位数据拟合的相关系数均高于0.98,满足定位精度需求:实现作业系统与自动导航功能协同配合且喷杆动作迅速,有效保护机械结构;车辆以约0.8m/s的速度进行直线跟踪,初始偏离规划路径0.2288m时,快速调整时间为2.6s,平均偏差为0.0565m,最大车身侧倾角3.2°,初始偏离规划路径为-0.5399m时,快速调整时间为4.5s,平均偏差为0.0810m,最大车身侧倾角4.5°,路径跟踪精度,车身稳定性较好;高地隙喷雾机在地头按照所设计的自动转弯方案完成调头并跟踪下一条路径。所设计的自动导航与作业平台软硬件及各项功能运行良好,基本满足高地隙喷雾机的工作要求。