无人驾驶拖拉机路径跟踪联合控制研究

郑平平，汤玮，宋伟杰，张润

（230009 安徽省 合肥市 合肥工业大学 汽车与交通工程学院）

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农业是我国国民经济建设和发展的基础产业，同时也是国家独立、社会安定的基础[1-3]。我国是一个地少人多的国家，提高农机自动化与智能化水平，增加农业生产率、降低农业种植成本、增加农业生产收益是未来农业科技的发展趋势[4-5]。无人驾驶拖拉机路径跟踪控制是实现农机智能化的关键技术之一，它是指利用RTK、激光雷达、摄像头等传感器获得拖拉机的作业环境与位姿信息，为路径跟踪控制提供支持，然后用一定的控制算法控制拖拉机沿着目标路径行驶[6-7]。

国内外的研究学者对于无人驾驶拖拉机路径跟踪控制已经做了大量的研究工作。Michael O'Connor[8]等通过载波差分GPS 获得拖拉机的位姿信息，基于二自由度模型建立了拖拉机的运动学模型，开发了一个自动控制系统，并在约翰迪尔7800 型拖拉机进行了路径跟踪测试；Xiong Zhe Han[9]等研究了无人驾驶拖拉机在水稻种植中的轮胎打滑和地头转向的问题，以预瞄追踪理论为基础，设计了一种自动引导路径跟踪控制器，实现了拖拉机在水田中的直线作业和地头转向；韩科立[10]等基于速度和转向角设计了双参数最优控制路径跟踪控制器，田间试验表明，该控制器的横向偏差小于0.12 m；白晓平[11]等研究了运动学模型中近似条件对路径跟踪控制精度的影响，提出了一种自校正模型控制算法，试验表明，该方法在直线和曲线路径跟踪中均具有优势；……