拖拉机自动转向控制系统是自动驾驶的关键技术,是实现精准农业的必经之路,它不仅提高了生产效率,而且提高了作业质量。作为自动导航的关键技术,其性能直接影响自动导航的行走精度,本研究在充分了解国内外研究现状和发展趋势后,以TN654型拖拉机为研究平台,针对现有的两套转向系统进行研究与优化,设计出一套由步进电机带动全液压转向器的执行系统。研究内容如下:(1)通过调研对国内外自动转向控制系统的研究现状和已有成熟的产品,结合新疆的地理环境,确定了转向控制系统优化的目标和总体方案设计。(2)对拖拉机自动转向系统总体方案进行了优化设计,设计了方案流程图,对全液压转向器执行机构和比例换向阀执行机构的工作原理及选用型号功能进行了分析研究,分析了转向控制器、转向机构、车辆位置传感器对导航的影响因素,对转向控制器进行了选型设计,确定了LM3S5749转向控制器。(3)对转向执行机构进行了分析研究,对全液压转向器执行机构和电磁换向阀执行机构进行了对比转向试验研究,分别测得7个固定转角值,对采得的数据进行了优化处理,并对试验结果进行了分析,通过试验可以看出两套转向执行系统的可行性及其可靠性,综合考虑两种执行机构的优缺点,最终确定了一套并联全液压转向器的执行机构,并通过改进安装支架来优化执行机构。(4)对自动转向控制器进行了分析研究,并对各模块提出了优化分析,对CAN通讯进行了设计,实现了与上位机的通讯试验,对角位移传感器进行了分析介绍、选型安装,对采集程序进行了中值滤波处理,设计了角位移传感器自动对中的方法,设计了参数自整定的模糊PID自动转向控制算法,并进行了Simulink仿真建模研究,并对实验结果进行了分析。(5)通过对拖拉机进行整机自动导航试验,分别进行了1.88km/h和4.29km/h速度下的直线路径跟踪、曲线路径跟踪及田间直线跟踪试验,验证了路径跟踪的可行性及转向控制系统的可靠性,通过试验可以看出转向系统的可靠性,能够沿预定义路径行驶,但存在一定误差,总体而言,满足自动导航的需求。