自动转向是拖拉机自动导航的重要组成部分，本研究是经过实地调研和充分了解国内外研究现状后，根据新疆兵团的区域地理、作业机械、作物种植模式等特点，利用铁牛654拖拉机为开发平台，设计了一种用于拖拉机自动导航的自动转向控制系统，并对拖拉机自动导航路径跟踪算法进行了研究。首先，依照自动转向功能，提出了的设计原则，并设计了五种可行的自动转向执行机构方案，分析了它们的优缺点；综合分析各种自动转向执行方案，选定加装全液压转向器的方案为最终方案，前轮角度传感器型号为WYT-AT-2，并对其组成硬件进行选型和购买，设计安装支座，完成自动导航执行机构的改造和安装；完成前轮角度传感器的标定实验和双频接收机GPS传感器的精度测试实验。然后，提出了自动导航预定义路径的方法，对自动转向控制算法进行了研究，应用MATLAB对比例算法和PD算法进行了仿真分析，设计双通道PD算法为自动转向控制方法，该算法能很好的完成自动转向控制任务，能解决单转向油缸左右转向不对称的问题；同时还研究了路径跟踪算法，分析了不同路径跟踪算法的优缺点，设计了纯追踪算法为路径跟做算法，通过MATLAB对其进行了仿真研究，仿真表明，当横向偏差为0.5米，航向偏差为0.5弧度，初始前轮转角为0度，最佳前视距离为2.5米。接下来，依照导航所需功能，选择LM3S5749为自动转向控制器， IAR为软件开发环境，应用C语言进行开发；依照自动转向控制的要求设计了控制系统软件，对系统的主函数、角位移传感器信号采集及处理程序、GPS数据的接收和处理程序、控制量计算程序、步进电机控制程序设进行了设计，并对软件各模块和系统进行了调试和测试，使其达到设计要求。最后，为验证设计功能是否实现，做一些验证性试验，如步进电机转向试验，软件功能测试实验；为了使控制系统最优，对系统进行了台架试验，包括：双通道系数整定试验、PD控制算法系数整定试验，当双通道系数为0.7，比例系数为50，微分系数为20时，自动转向效果最好,转向速度快，稳定，超调量小。