高地隙喷雾机属于大型、高端的现代化农业装备,其具有整机质心高、离地间隙大及单次载药量多等特点,能够很好的满足玉米等高秆作物生长中后期的施药作业需求。在其转向行驶或作业过程中,由于外部激励及系统内部参数变化导致整机侧倾稳定性变差,严重时会面临侧翻的危险。本文以高地隙喷雾机为研究对象,以提高其侧倾稳定性为研究目标,开展了侧倾稳定性控制系统方案设计、整机动力学建模和控制方法研究。主要研究工作如下:(1)在简要分析了高地隙喷雾机独特的系统结构特点及其稳定性影响因素后,本文提出针对簧载质量中的药箱质量施加运动控制,使其在运动过程中始终保持稳定状态,减小其产生的侧倾力矩以提高整机侧倾稳定性,并以此为本文的主要研究内容,制定了相应的技术路线。(2)针对高地隙喷雾机建立了侧倾方向动力学模型,分析可知在行驶或作业过程中侧倾稳定性与其簧载质量侧倾角以及侧向加速度具有一定的关系,两者会产生侧倾力矩并引起轮胎垂直载荷的变化,以横向载荷转移率(LLTR)作为侧倾稳定性的综合评价指标。结合课题组成员设计的高地隙喷雾机底盘系统试验平台结构参数和布局,提出了药箱运动姿态控制系统的设计要求,并基于此设计了一套适用于该试验平台的主动调平系统,利用运动学逆向求解方法及仿真分析对系统设计方案进行了可行性分析。(3)建立了整机动力学模型,根据动力学模型分析了整机侧倾失稳临界状态值及其横向载荷转移率(LLTR)与侧倾角、侧向加速度以及系统结构参数之间的动力学关系。为了验证系统各组成部分之间的动力学关系,利用ADAMS建立其虚拟样机模型并对其在不同作业工况下进行了仿真分析,转向工况下的横向载荷转移率(LLTR)最大值达到了0.89。(4)针对高地隙喷雾机作业过程中具有非线性、不确定性和参数时变性的特点制定了相应的控制策略,设计了一种灰色预测模糊PID控制算法的控制器,并基于AMDAS和MATLAB进行仿真分析并与其他两种控制算法进行比较。结果表明,在阶跃信号和正弦信号输入作用下,本文提出的灰色模糊PID控制算法可以使主动调平系统对输入信号的响应更快更准确,控制效果明显优于其他两种控制算法,可以更好的满足系统的设计要求,将其分别应用于高地隙喷雾机在三种作业工况下的侧倾稳定性控制也取得了较好的控制效果,横向载荷转移率(LLTR)在斜坡作业工况下减小了33%,前轮转向工况下减小了42%,田间作业工况下减小了34%。(5)设计并搭建了主动调平系统的试验平台,并基于试验平台对主动调平系统的响应特性进行了试验验证,试验结果表明,在阶跃响应和正弦响应试验时,三种不同控制算法的作用效果对比与仿真结论一致,灰色预测模糊PID控制算法的作用效果最佳,据此可以看出本文提出的基于灰色预测模糊PID控制算法可以很好的实现其快速响应与准确控制的要求,通过斜坡作业工况模拟试验进一步验证了该算法的良好控制性能。