刘国海 李持衡 沈 跃 刘 慧

(江苏大学电气信息工程学院， 镇江 212013)

0 引言

农业机械自动导航技术是实现智慧农业以及现代化精细农业的基础[1-3]，不仅可以有效降低劳动强度与农业生产成本，还能提高作业精度与作业效率[4-7]。农机路径跟踪方法作为农机自动导航的关键技术也因此得到了长足的发展。农业机械作业环境复杂多变，其自身也具有大时滞、强耦合和高度非线性的特性，这要求农机轨迹跟踪算法具有较好的自适应能力和鲁棒性[8-10]。

目前，农业机械导航控制方法包括PID控制、模糊控制、纯追踪控制、神经网络控制和最优控制等[11]。文献[12]提出的免疫PID控制方法提升了响应速度，并减小了跟踪偏差。文献[13-15]提出的模糊自适应控制方法可以有效提高自主导航控制系统的快速性和稳定性。文献[16]提出的启发式动态规划路径跟随控制方法可以有效提高受控对象的环境适应性和自主优化能力。文献[17]基于纯追踪模型设计了曲线路径跟踪控制算法，其功能可靠，并且具有良好的稳定性和跟踪精度。

同步转向高地隙喷雾机结构新颖，适合在水田环境中工作，但其动力学建模复杂[18]，与文献[19-24]中的传统车辆模型以及其他受控对象模型均有较大差异。针对这一问题，本文基于刚体运动学以及几何约束建立用于轨迹跟踪的同步转向高地隙喷雾机运动学模型，并以其运动特点为基础进行简化。在简化模型的基础上建立预测模型，并设计模糊自适应规则，将二者结合提出模糊自适应预测控制策略，基于Matab/Simulink平台进行仿真试验以及场地试验，对模糊自适应预测控制器的性能进行验证。……