近年来农业机械逐步向智能化作业模式转变,精准变量施药是田间喷雾作业模式的关键技术和研究热点。本研究针对于大田旱田环境的农药喷洒作业模式,为提高田间农药的利用率、实现节水节药和智能化作业,研究基于处方图数据信息的变量喷雾施药控制系统,并以自主导航高地隙自走式喷雾机为基础平台,实现变量喷雾施药作业。本文的主要研究内容和结论如下:（1）提出了一种基于PWM的变量控制方案,设计了变量施药控制系统。设计了单个喷嘴独立控制的液压施药系统,对喷嘴及电磁阀组件进行了选型,利用高摄设备标定喷嘴喷雾角β=110°,喷体布置间距d为50cm,完成了以Arduino为控制器的变量喷雾控制系统的程序设计,搭建了试验平台并进行了变量有效性的验证,试验结果表明:在30s内以1s为变量周期时100%级别的施药量为246.46ml、60%级别的施药量为215.94ml、40%级别的施药量为160.94ml,施药量呈梯度分布。（2）基于喷雾机运动学模型,进行了喷雾机的作业路径规划及作业控制模型研究。针对高地隙喷杆式喷雾机的作业条件,以简化的二轮运动模型为基础,喷雾机导航采用了PID控制;匹配了单元格更小的处方图信息通讯模式,建立了作业控制判定模型,比较处方图单元格坐标与车身实时位置判定是否到达作业位置,车身在栅格内行驶时间修整为变量信号保持时间。（3）以TX2为控制器设计了作业控制系统。将喷雾机导航作业控制器TX2作为上位机,完成了作业控制程序的编写。作业控制系统主要获取北斗卫星定位信息、车身位姿信息以及车速,基于处方图变量矩阵信息输出变量信号,并匹配车速在单个栅格范围保持变量信号,通过串口与变量控制器进行通讯,从而实现变量施药。（4）在田间环境条件下进行了测试试验。根据系统设计分别对喷雾机导航定位和变量喷雾施药进行了功能性试验,为匹配车速作业修正了变量周期参数为100ms,试验结果表明:30s内100%、80%、60%、40%、20%各级别施药量平均值依次为227.8ml、138.0ml、101.0ml、63.6ml、43.2ml,变量级别划分的线性显著性为0.93,同一变量级别的最大喷雾施药误差为0.41ml/s;喷雾机导航作业最大横向误差为27.14cm,平均横向误差为4.48cm,去除重喷和漏喷后的作业有效喷洒面积占比约为91.04%,验证了喷雾机无人驾驶条件下变量喷雾作业的可行性。