农业机械自主导航和协同作业是未来农业规模化生产的必然趋势。高地隙喷雾机作为一种重要的水田施肥和施药植保机械,研究其自主导航控制和多机协同控制对提高作业效率、质量具有重要的现实意义。高地隙喷雾机重心高及车轮窄的特点导致其在泥泞湿滑的水田中作业时不可避免地发生侧滑,使得喷雾机的运动特性具有强非线性。农机协同作业要求无人农机不仅要提高横向路径跟踪性能,还要保证前后车辆之间安全的纵向距离。本文以提高四轮独立驱动高地隙喷雾机轨迹跟踪控制性能为目标开展研究,主要研究工作如下:1)无人喷雾机自主导航控制系统开发。以3WPZ-500型四轮独立驱动高地隙喷雾机为研究对象,进行无人喷雾机自主导航控制系统硬件设计和改造,并开发基于ROS2的无人喷雾机自主导航控制系统软件平台。2)喷雾机运动学模型建立。基于几何原理建立喷雾机的转向运动学模型;参考阿克曼转向原理,建立理想条件下的喷雾机非线性运动学模型;基于运动学速度约束以及几何约束,将能够表征侧滑效应的参数作为未知扰动加入到理想运动学模型中,建立能够准确描述侧滑情况下喷雾机运动规律的改进运动学模型,为轨迹跟踪控制研究奠定基础。3)喷雾机轨迹跟踪控制算法研究。基于已经建立的喷雾机理想运动学模型,获得轨迹跟踪误差的位姿误差模型,并结合非线性控制理论运用反步法设计理想条件下喷雾机的轨迹跟踪控制算法,分别进行理想条件和侧滑条件下的系统仿真试验与分析。4)侧滑情况下喷雾机轨迹跟踪控制算法研究。在反步法控制策略的基础上,基于改进运动学模型设计鲁棒自适应控制算法,并分别在理想条件和侧滑条件下对以上两种轨迹跟踪控制算法进行对比仿真与分析。5)喷雾机自主导航控制系统场地试验。分别在条件较为理想的水泥硬质路面和易发生侧滑的泥泞水田中进行轨迹跟踪试验,验证所搭建喷雾机自主导航控制系统的实用性、稳定性以及所设计轨迹跟踪控制算法的可行性、有效性。