随着农业现代化建设不断深入,大规模农业生产和农业产业化建设中植保机成为不可或缺的一环,植物保护机械也向着大型化和智能化的方向迅猛发展。大型喷杆式植保机快速精准施药技术的发展,可使农业生产效率大幅提升,同时显著改善农药浪费等问题。喷杆位置跟踪控制是大型喷杆式植保机保证施药精准的关键技术。植保机喷杆悬架系统田间作业环境复杂,常常受到地面平整路况等不确定性干扰,同时长时间工作的液压和阀等元件具有非线性、时变性等特点具有重要理论意义和实际应用价值。为此本文作了如下主要工作:首先,分析了现代大型喷杆式植保机作业过程中喷杆系统的工作原理,根据第二类Lagrange动力学方程建立双钟摆结构喷杆悬架系统的机理模型,并完成了工程化的状态空间模型建立,为控制器设计打下基础。其次,针对所建立的数学模型,及植保机系统参数的变化和外部扰动大等问题,设计了基于随机配置网络的滑模控制器。通过随机配置网络动态调整滑模控制增益,并通过Lyapunov方法证明了系统的稳定性,实现了系统误差大时可以更快速降低误差,而系统误差小时降低控制量的变化幅度,使控制量平滑变化及具有较强的鲁棒性。通过仿真实验模拟植保机在不同路面行驶过程。结果表明所设计的控制器可以快速调节植保机喷杆角度,实现不同作业条件下对作物冠层的仿形控制,输出跟踪误差趋近于零,表现出较好的动态性能。最后,根据植保机喷杆悬架控制的功能要求,设计了基于STM32F407芯片作为主控制芯片的嵌入式控制系统,完成了植保机喷杆嵌入式控制器软硬件设计,并对所研究的控制算法,在嵌入式开发环境下进行工程化移植,通过模拟电路实验箱和喷杆模型参数,搭建模拟喷杆悬架的电路模型,模型与本嵌入式控制器连接组成闭环控制系统。测试结果表明系统稳定运行,被控对象输出稳定在设定值附近,误差达到工程要求,同时系统也能有效抑制外部扰动。