甘蔗是我国最重要的糖料作物,广泛种植于广东、广西、云南等省份,且耕地以丘陵山地为主。甘蔗机械化技术,能够极大提升甘蔗生产效率,削减劳动成本。目前,甘蔗机械化研究多着眼于甘蔗种植和收获领域,而甘蔗田间管理机械化技术却少有研究。由于丘陵山地地形起伏,坡度较大等原因,甘蔗田间管理机械在作业过程中存在操作难度大、质量差、易倾翻等问题。本论文以课题组自主研制的菱形四轮中耕机为研究基础,结合坐标转换、调平理论和控制理论等理论基础。进行了菱形四轮中耕机车身调平控制系统的理论分析和方案设计,建立了数学模型并通过软件仿真,对控制系统性能进行验证,最后设计了控制系统的软硬件,为丘陵山地区域甘蔗田间管理机械化提供技术支持。主要研究内容和结论如下:（1）菱形四轮中耕机车身调平控制系统方案设计。分析了菱形四轮中耕机的机械结构,设定了调平倾角极限。将菱形四轮中耕机车身调平的控制抽象为其工作平面从一个坐标系（车身坐标系）到另一个坐标系（水平面坐标系）的转换。通过中耕机结构的几何关系,以坐标转换理论为基础,对比了各种调平方法的特点及适用范围。确定采用以四点调平法为基础的中心点不动调平法作为本系统控制策略,并解决了因此带来的“虚腿”问题。（2）车身调平控制系统的建模与仿真。建立了车身调平控制系统的数学模型,推导并计算出系统的传递函数;根据数学模型用MATLAB/Simulink软件分析控制系统的稳定性、及其动态响应能力。结果表明:控制系统稳定但响应时间太慢,未达到设计要求,需进行引入控制算法对系统进行校正。（3）车身调平控制系统控制器的设计与仿真。采用经典PID控制器对控制系统进行了校正,使系统响应速度得到了明显的提升,但仍然不适合如菱形四轮中耕机车身调平控制系统这类时变、非线性的系统。基于PID控制、模糊控制算法理论,设计了调平控制系统模糊PID控制器。最后对两种控制器进行跃响应曲线仿真,并对仿真结果进行对比分析。结果表明:模糊PID控制器在响应时间上和经典PID控制相当,但是无超调量,系统振荡幅度明显比经典PID控制器小,且具备自适应调整参数的能力。因此,本章所设计模糊PID控制器的能达到本控制系统需要的最佳控制效果,满足控制系统的设计要求。（4）车身调平控制系统的硬件设计。根据控制系统方案的要求,进行控制系统硬件的总体设计。确定以PLC作为控制系统的控制器,结合检测模块、执行模块和人机交互系统各原件的选型,合理分配控制系统硬件电路的I/O端口。（5）车身调平控制系统的算法与软件设计。根据控制系统方案及控制逻辑,以模块化思想为设计原则,通过SIMATIC SETP7软件,用梯形图（LAD）编程语言设计了信号采集与转换模块、调平算法模块（调平方法、自动调平子模块、主动调平子模块、模糊PID算法模块）、系统报警模块等功能程序;又通过MCGS组态软件对人机交互系统模块进行了软件设计与编程。（6）车身调平控制系统的试验。设计了菱形四轮中耕机车身调平控制系统的试验台。根据设计的试验台在MATLAB/Simulink软件中建立整机模型进行仿真试验,以验证控制系统的可行性和正确性。结果表明:经过控制系统调平后,车身横、纵轴的倾角始终保持在[-1.5°,1.5°]之内,且控制系统运行稳定、响应速度快、没有明显的震荡;该控制系统符合设计要求。