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本文针对基于卫星定位的自动导航收获作业在直线跟踪作业中维持高割幅率条件下易产生漏割的问题，以雷沃GE-70轮式谷物联合收获机为平台，通过在原有液压转向机构的基础上进行电控液压转向改装，采用RTK定位模块获取收获机横向偏距和航向偏差作为导航控制器的输入，设计了一种基于单神经元PID的联合收获机导航控制器。对单神经元PID控制和常规PID控制进行了仿真、路面和田间对比试验。主要研究总结如下：
1)构建了基于RTK-BDS的联合收获机硬件与软件系统。硬件系统由GE-70雷沃谷神联合收获机本体、控制器、传感器、驱动系统、转向执行机构组成。计算机作为控制终端负责传感信息处理、控制决策与控制指令发出；传感器由角度传感器(DWQCB-9-CH)和高精度北斗定位模块(司南M300)组成，负责收获机转向控制和位置信息获取；转向执行机构负责执行转向指令，通过在收获机原有液压转向油路基础上并联安装电控液压阀组实现转向轮的电控液压改装；驱动系统主要是对整个硬件系统提供电力供应，使传感器能够正常工作及转向机构动作。软件系统在Windows10操作系统下基于C++/MFC框架开发，整套系统能够实现后轮转向控制、路径跟踪、人机交互等功能。
2)设计了一种基于单神经元PID的联合收获机导航控制器。为实现PID参数的在线调节提高收获机田间适应性，引入单神经元进行PID参数的在线调节，单神经元通过自学习可修改神经元之间连接强度来实现PID参数的在线调节。将横向偏距与航向偏差根据偏差构建策略确定的偏差量作为单神经元PID控制器输入，单神经元PID控制器经过计算得到的目标转向角θ作用于PD转向控制器，从而实现联合收获机直线跟踪控制，并实时监测偏差变化修改PID参数。对单神经元PID控制和常规PID控制进行了仿真，结果表明：在相同条件下，单神经元PID控制较常规PID控制具有超调较小，收敛速度快的优点，在相同扰动条件下能够通过自身参数的在线调节快速进入稳态。
3)设计了后轮PD转向控制器。PD转向控制器根据当前的目标转向角指令、当前实际转角以及中位角度计算得到转向控制电压信号，经比例放大器U-I转换成电流信号i控制比例阀的开度进行流量Q的控制从而实现联合收获机后轮转向的闭环控制。对所设计的PD转向控制器进行了±25°方波跟随测试，方波跟随测试的平均上升时间为3.34s，转向后轮的平均延时时间为80ms，跟随误差为0.5°，跟随测试表明所设计的PD转向控制器能够稳定跟踪控制信号并能够满足收获机自动导航转向控制的要求。
4)对所设计的导航系统和导航控制器进行了路面试验与田间试验。路面试验表明：当收获机平均速度为0.7m/s时，最大跟踪偏差为6.10cm，平均绝对偏差为1.21cm；田间试验表明：当联合收获机作业平均速度为0.7m/s时，导航控制器直线跟踪的平均绝对偏差为3.20cm，最大跟踪偏差为8.14cm，割幅率为93.75%，所设计的导航控制器能够满足田间收获作业的要求，为联合收获机的田间自主导航提供了技术参考。
1)构建了基于RTK-BDS的联合收获机硬件与软件系统。硬件系统由GE-70雷沃谷神联合收获机本体、控制器、传感器、驱动系统、转向执行机构组成。计算机作为控制终端负责传感信息处理、控制决策与控制指令发出；传感器由角度传感器(DWQCB-9-CH)和高精度北斗定位模块(司南M300)组成，负责收获机转向控制和位置信息获取；转向执行机构负责执行转向指令，通过在收获机原有液压转向油路基础上并联安装电控液压阀组实现转向轮的电控液压改装；驱动系统主要是对整个硬件系统提供电力供应，使传感器能够正常工作及转向机构动作。软件系统在Windows10操作系统下基于C++/MFC框架开发，整套系统能够实现后轮转向控制、路径跟踪、人机交互等功能。
2)设计了一种基于单神经元PID的联合收获机导航控制器。为实现PID参数的在线调节提高收获机田间适应性，引入单神经元进行PID参数的在线调节，单神经元通过自学习可修改神经元之间连接强度来实现PID参数的在线调节。将横向偏距与航向偏差根据偏差构建策略确定的偏差量作为单神经元PID控制器输入，单神经元PID控制器经过计算得到的目标转向角θ作用于PD转向控制器，从而实现联合收获机直线跟踪控制，并实时监测偏差变化修改PID参数。对单神经元PID控制和常规PID控制进行了仿真，结果表明：在相同条件下，单神经元PID控制较常规PID控制具有超调较小，收敛速度快的优点，在相同扰动条件下能够通过自身参数的在线调节快速进入稳态。
3)设计了后轮PD转向控制器。PD转向控制器根据当前的目标转向角指令、当前实际转角以及中位角度计算得到转向控制电压信号，经比例放大器U-I转换成电流信号i控制比例阀的开度进行流量Q的控制从而实现联合收获机后轮转向的闭环控制。对所设计的PD转向控制器进行了±25°方波跟随测试，方波跟随测试的平均上升时间为3.34s，转向后轮的平均延时时间为80ms，跟随误差为0.5°，跟随测试表明所设计的PD转向控制器能够稳定跟踪控制信号并能够满足收获机自动导航转向控制的要求。
4)对所设计的导航系统和导航控制器进行了路面试验与田间试验。路面试验表明：当收获机平均速度为0.7m/s时，最大跟踪偏差为6.10cm，平均绝对偏差为1.21cm；田间试验表明：当联合收获机作业平均速度为0.7m/s时，导航控制器直线跟踪的平均绝对偏差为3.20cm，最大跟踪偏差为8.14cm，割幅率为93.75%，所设计的导航控制器能够满足田间收获作业的要求，为联合收获机的田间自主导航提供了技术参考。