林洪振 李彦明 袁正华 武 涛 刘成良

(1.上海交通大学机械与动力工程学院， 上海 200240； 2.机械系统与振动国家重点实验室， 上海 200240；3.上海世达尔现代农机有限公司， 上海 200240)

0 引言

智能化是农机装备发展的一个趋势。农业机械的自动导航控制是农机装备智能化发展的核心技术。农机的路径跟踪系统是农机自动导航控制技术的重要组成部分，对于提高农机作业效率和质量起着决定性作用。农机装备作业环境有着较强的非结构性，干扰多样化且具有多变性，这种环境特征在水田中更加明显，表现为土壤阻力多变、地形坡度大、干扰多等，在水稻的中后期植保作业中，为减小对水稻苗的损伤，对农机装备自动驾驶的精确路径跟踪技术提出了更高要求。

国内外已有许多学者针对农机装备的路径跟踪方法进行了大量研究[1]，包括PID控制[2-4]、模糊控制[5-10]、纯追踪控制[11-12]、最优控制[13-14]、模型预测[15-16]和滑模控制[17-18]。PID控制结构简单易实现，但是超调量和响应时间存在矛盾，并且可以适用的系统类型较少。模糊控制可适用于非线性系统，鲁棒性和适应性强，缺点是规则选择缺乏系统性，需要根据专家经验进行判定。纯追踪控制调整速度取决于预瞄前视距离，优点是控制参数少，稳定性强，但是结构固定，性能优化较为困难。最优控制方法仅适用于线性系统，且对模型精度要求较高。模型预测控制能及时弥补系统的不确定性，增强稳定性，但控制过程中的计算负担大，易陷入最小解。……