自动转向控制是实现现代农业机械自主导航行走的关键技术之一。本文在国内外农业机械自动转向控制技术研究现状的基础上，以日本久保田SPU60型水稻插秧机为研究对象，提出了一种基于插秧机运动学模型的自动转向控制方法，针对原有转向机构的不足进行了改进，并对转向操纵控制系统进行了深入研究。通过试验研究与分析，在验证自动转向控制系统结构和算法的可行性的同时，改进和完善了系统软硬件设计，为农业机械自主导航行走提供了理论基础和技术保证。 本文主要进行了以下方面的研究工作： (1)基于插秧机运动学模型的自动转向控制技术研究 针对久保田SPU60型水稻插秧机的主要性能参数及实际工况，将插秧机模型简化为Ackerman转向运动学模型，即单车模型，提出了一种基于PID转向轮偏角决策和模糊逻辑偏角决策相结合的导航控制算法，以实现插秧机的路径跟踪控制。 (2)基于ARM的转向操纵控制系统研究 采用无刷直流电机为动力源，设计了插秧机自动转向驱动机构。分析了原有转向传动机构的不足，比较分析了几种传动方式的优缺点，提出了转向传动机构的改造方案，以同步齿轮带的传动方式取代原有的链条传动方式，以减小系统机械延迟，提高了系统动态响应特性。 针对传统的8位单片机片上资源缺乏，扩展不便以及在多任务工作条件下实时性下降等不足，设计了一种基于ARM7的转向操纵控制器。以满足转向控制系统功能性、实时性、可读性、开放性为原则，进行了以S3C44BOX为MPU，μC/OS-Ⅱ为嵌入式实时性操作系统的转向操纵控制器软硬件设计，提出了无刷直流电机模糊自整定PID转向操纵控制算法，构建了插秧机转向操纵控制系统模型，并在Matlab/Simulink环境下对所设计的转向操纵系统自整定模糊PID控制算法与纯比例算法进行了仿真对比，结果表明本文设计的转向操纵控制系统具有较好的快速响应特性和稳定性，从而验证了转向操纵控制系统的可行性，为插秧机自主导航控制提供了理论基础。 (3)试验研究与分析 试验研究包括四个方面：转角传感器标定，驱动电机试验与标定，道路试验，水田试验。 驱动电机试验与标定结果表明：可调速永磁无刷直流电机具有良好的动态响应特性，电动机在1.96V至4V调节电压下工作时，调速电压和电机转速基本上成线性关系。 道路试验中，插秧机在0.6m/s前进速度下，在阶跃差值为90°的航向跟踪试验中，最火纵向航向跟踪偏差为4.45，最大超调量为1.6％， 上升时间约为8s；插秧机存0.6m/s前进速度下，直线最大横向跟踪误差0.193m，平均误差0.067m，标准差0.080m；插秧机在0.2m/s前进速度下，圆曲线最大横向跟踪误差0.190m，平均误差0.107m，标准差0.046m。 水田试验中，插秧机在0.6m/s前进速度下，最大横向跟踪误差0.349m，平均误差0.093m，标准差0.102m。 做为自动转向系统下位机的转向操纵控制系统无论是在道路试验还是在水田试验均表现出较好的稳定性，转角反馈变化趋势随着上位机控制指令的变化而变化，跟随性较好。系统存在一定机械延迟，道路试验中约为0.2s至0.8s；水田试验中约为0.4s至1.0s。水田试验中，在70°阶跃差值的转角跟踪响应时，最大超调量约为0.6％(0.4°)，上升时间约为10s；在42°阶跃差值的转角跟踪响应时，最大超调量约为1.1％(0.5°)，上升时间约为6.5s。