为实现果园机械作业的自动化,将驾驶员从繁重的体力劳动中解放出来,降低驾驶员的劳动强度,提高生产效率,本研究以轮式拖拉机为研究对象,设计基于机械引导的导航控制系统,建立果园自动化作业的移动平台。系统中采用机械引导的导航方式,在轮式拖拉机上增加了机械导向机构,以所建立的车辆运动学模型为基础,设计了直线行走的PD控制器和曲线行走的模糊控制器,并进行了仿真和实车试验,试验结果表明所设计的导航系统可准确的控制拖拉机沿导航路径的自动行走。主要研究内容如下:(1)确定了拖拉机导航系统的总体设计。(2)设计了机械诱导导向机构,并对该机构与车速的对应关系进行了分析。(3)针对车辆不同的行走环境,建立了与之对应的拖拉机运动学模型,设计了对应环境的车辆导航控制系统。直线行走时,以拖拉机的横向偏差和航向偏差为输入量,目标前轮转角为输出量,设计了拖拉机直线行走的PD控制器;曲线行走时,以导向机构在拖拉机上的安装点的横向偏差和拖拉机后轴中心点的横向偏差为输入量,目标前轮转角为输出量,设计了拖拉机曲线行走的模糊控制器,并在Matlab环境下对控制器进行了仿真研究,仿真结果表明,所设计的控制器能有效的实现对拖拉机的自动控制,为实车试验提供了理论基础。(4)在VC++环境下进行导航控制系统的总体设计。试验结果表明,拖拉机在水泥路面自动直线行走时,车速0.27m/s,最大横向偏差0.08m,车速0.39m/s,最大横向偏差0.095m,车速0.53m/s,最大横向偏差0.1m;在草地上直线行走时,车速0.27m/s,最大横向偏差0.14m,车速0.39m/s,最大横向偏差0.15m。拖拉机以0.27m/s的速度曲线行走时,直角转弯最大跟踪偏差0.25m,正弦曲线的最大跟踪偏差0.30m。试验结果表明所设计的导航控制器能准确控制拖拉机沿目标路径自动行走,并具有一定的可靠性和适用性。