履帶式油菜播種機模糊自適應純追蹤控制器設計與試驗

張朝宇 董萬靜 熊子慶 胡子謙 王登輝 丁幼春

(1.華中農(nóng)業(yè)大學工學院， 武漢 430070； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游農(nóng)業(yè)裝備重點實驗室， 武漢 430070)

0 引言

油菜是我國重要的油料作物，長江中下游丘陵山區(qū)冬閑田面積廣闊，是油菜種植的潛在耕地資源之一[1]，丘陵山區(qū)由于土地規(guī)模小、分散且不規(guī)則等因素，導致常規(guī)播種裝備無法進入，輕簡油菜播種機成為該地區(qū)主要播種機具，但因人工播種存在重播漏播、駕駛工作強度大等問題，難以保證播種作業(yè)質(zhì)量。自動導航作業(yè)對提高作業(yè)質(zhì)量、提升智能化水平有著重要意義[2-4]。

農(nóng)業(yè)機械的自動導航作業(yè)系統(tǒng)由導航控制器和自動作業(yè)控制策略兩部分組成，搭載自動導航作業(yè)系統(tǒng)的農(nóng)機可實現(xiàn)較少人干預情況下的田間作業(yè)[5]。國內(nèi)外學者根據(jù)不同作業(yè)環(huán)節(jié)的機具對自動導航作業(yè)系統(tǒng)開展了相關研究[6-8]，包括播種插秧[9-11]、施肥[12]、收獲作業(yè)[13-15]等。劉兆朋等[5]針對高地隙噴霧機進行了電液改裝并開發(fā)了一套自動導航作業(yè)系統(tǒng)，在較少人為操作下可實現(xiàn)自動控制噴霧機完成直線跟蹤、地頭轉(zhuǎn)彎和噴霧作業(yè)。何杰等[16]針對水稻插秧機設計了專家PID速度控制算法和PID插值機構控制算法，提出了插秧機自動作業(yè)聯(lián)合控制策略，實現(xiàn)了作業(yè)系統(tǒng)的自動控制。羅錫文等[17]設計了一套拖拉機自動導航控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)拖拉機啟停、速度控制、點火熄火等自動控制。以上自動導航作業(yè)系統(tǒng)研究多以大型農(nóng)機具為主，而針對小型履帶式機具的自動導航作業(yè)系統(tǒng)研究較少。

導航控制器設計是自動導航作業(yè)系統(tǒng)的關鍵技術[18]。在履帶式車輛導航控制器方面，丁幼春等[19]設計了一種小型履帶式油菜播種機導航免疫PID控制器。劉志杰等[20]提出一種基于虛擬雷達模型的導航路徑控制算法。賈全等[21]設計了一套NF-752型履帶拖拉機自動駕駛系統(tǒng)并提出一種航向預估模型控制器。熊斌等[22]基于純追蹤路徑跟蹤算法設計了一套履帶式果園噴藥機自動作業(yè)控制系統(tǒng)。HIROK等[23]提出一種履帶式水稻收獲機自動收獲框架，可在無人農(nóng)場完成水稻自動收獲和倉滿自動卸糧，收獲機搭載GPS和視覺定位系統(tǒng)等傳感器實現(xiàn)導航直線跟蹤誤差不大于0.04 m。當前履帶式農(nóng)機針對導航控制器研究較多，但滿足導航精度高且可適應速度變化的導航控制器研究成果較少。

本文以前期自主研制的履帶式油菜播種機為平臺，為實現(xiàn)小型輕簡播種機具田間自動導航作業(yè)，擬根據(jù)播種作業(yè)要求設計基于有限狀態(tài)機的自動作業(yè)控制策略，建立該平臺運動學模型和幾何模型，設計一種模糊自適應純追蹤控制器，并進行對比仿真、水泥路面和田間試驗，驗證自動導航作業(yè)系統(tǒng)可靠性和準確性。

1 履帶式油菜播種機自動導航作業(yè)系統(tǒng)組成

1.1 履帶式油菜播種機整體結構

履帶式油菜播種機采用全電控液壓平臺，主要由履帶底盤、液壓馬達、動力系統(tǒng)、懸掛裝置、油菜播種機等組成。整體結構和自動導航系統(tǒng)作業(yè)系統(tǒng)如圖1所示。其中履帶底盤型號為DP-HYLD-250(德州力維機械有限公司)，選用小型雙翹橡膠履帶，驅(qū)動輪與液壓馬達直連，液壓馬達為BMT-250型擺線馬達(鎮(zhèn)江大力股份有限公司)；動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機和液壓泵組成，液壓泵為軸向柱塞變量泵，發(fā)動機選用力帆2V80F型汽油發(fā)動機(力帆汽油機有限公司)；懸掛裝置采用三點懸掛式設計，主要由機具提升液壓缸與提升臂構成，鉸接在平臺后部；油菜播種機選用課題組研制的氣吹式油菜播種機[24]，幅寬為1.5 m，播種機工作時，供種裝置根據(jù)播量要求通過步進電機帶動，定量排出連續(xù)均勻的種子流，通過分配器將種子流合理分配到6行導種管，順管而下至開溝覆土器內(nèi)。

1.2 自動導航作業(yè)系統(tǒng)結構組成

履帶式油菜播種機自動導航作業(yè)系統(tǒng)主要由傳感裝置、行走模塊、控制模塊和播種模塊組成。如圖2所示，傳感裝置由北斗高精度定位系統(tǒng)M600雙天線北斗RTK移動站(上海司南衛(wèi)星導航技術股份有限公司)和BH38-K08-S4096單圈絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器(無錫邦赫自動化科技有限公司)組成；控制模塊采用主控制工控機和NI-USB-6002數(shù)據(jù)采集板卡的I/O口對傳感裝置信息進行采集，并對行走模塊和播種模塊進行控制，數(shù)據(jù)采集板卡封裝在導航控制箱內(nèi)；行走模塊由閥控液壓馬達與電液比例閥(派克公司，美國)組成，通過控制比例閥實現(xiàn)液壓馬達行走；播種模塊由風機、種箱和供種裝置組成，通過控制電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)播量調(diào)節(jié)，通過控制液壓推桿實現(xiàn)播種機升降。

2 自動作業(yè)控制策略

2.1 導航路徑規(guī)劃

為實現(xiàn)在較少人為操作的情況下完成油菜播種機自動導航作業(yè)，不僅需要導航控制器精度高且適應性強，還需要協(xié)調(diào)配合播種機控制實現(xiàn)精準播種作業(yè)。

針對丘陵小地塊地形特點及油菜播種要求實現(xiàn)不重播不漏播，結合履帶式行走機構轉(zhuǎn)彎特性，設計履帶式油菜播種機導航路徑，如圖3所示。A～S為行駛的路徑點，將規(guī)劃路徑分為播種作業(yè)路徑(圖3中紅線表示)和非播種作業(yè)路徑(圖3中藍色表示)，播種作業(yè)時播種機下降進行播種作業(yè)，在非播種作業(yè)時播種機抬升停止作業(yè)，箭頭軌跡線代表播種行走方向，播種機從起點A出庫進入田塊開始作業(yè)，點B～R為拐點處，播種機沿著設定直線路徑導航，到地頭轉(zhuǎn)彎點時進行原地轉(zhuǎn)向，最后完成自動導航作業(yè)回到終點S。

2.2 基于有限狀態(tài)機的油菜播種作業(yè)控制策略

有限狀態(tài)機(Finite state machine，F(xiàn)SM)指有限個狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學模型[25]。采用有限狀態(tài)機將播種過程分解為不同狀態(tài)和轉(zhuǎn)移狀態(tài)觸發(fā)條件的數(shù)學模型，在不同的階段履帶式油菜播種機呈現(xiàn)不同狀態(tài)，因為FSM是有限個數(shù)的，某時刻履帶式油菜播種機一定處于設計的FSM狀態(tài)之中的一個，下一個狀態(tài)由當前所處狀態(tài)和觸發(fā)條件的函數(shù)決定，受到條件驅(qū)動，履帶式油菜播種機狀態(tài)發(fā)生改變，且履帶式油菜播種機只能根據(jù)當前所處的狀態(tài)及觸發(fā)條件在有限的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移。

播種作業(yè)控制對象由液壓馬達、風泵、供種裝置、液壓缸抬升裝置組成，風泵為常開狀態(tài)，當液壓缸下降時，供種裝置啟動開始播種，當液壓缸抬升時，供種裝置停止，液壓馬達驅(qū)動兩側(cè)履帶行駛。依據(jù)人工駕駛油菜播種機操作經(jīng)驗和油菜播種機播種要求，將履帶式油菜播種機劃分為5種狀態(tài)作為系統(tǒng)狀態(tài)，分別定義為S1、S2、S3、Start和Stop，如表1所示；處在不同作業(yè)路徑下作為狀態(tài)觸發(fā)條件，分別定義為C1～C5，對應非播種路徑、播種路徑、拐點處、最終拐點處和信號異常。

表1 有限狀態(tài)機的系統(tǒng)狀態(tài)Tab.1 System state of FSM

根據(jù)圖3所示的路徑規(guī)劃圖將播種機所處不同位置和不同控制狀態(tài)構成一個FSM，構成的FSM如圖4所示。在工控機上規(guī)劃好作業(yè)路徑，當啟動自動作業(yè)系統(tǒng)時，根據(jù)RTK北斗定位當前車輛的位置觸發(fā)不同狀態(tài)并對播種機進行控制，狀態(tài)機接收到北斗信息后，進入Start狀態(tài)啟動自動作業(yè)系統(tǒng)，當車輛觸發(fā)事件非播種路徑C1時，進入非播種狀態(tài)S1，車輛直線行走，機具抬升播種機不工作；當車輛觸發(fā)事件播種路徑C2時，進入播種狀態(tài)S2，車輛直線行走，機具下降播種機開始播種；當車輛觸發(fā)事件拐點處C3時，進入轉(zhuǎn)向狀態(tài)S3，車輛原地轉(zhuǎn)向，機具抬升播種機不工作；當車輛觸發(fā)事件最終拐點C4時，進入完成作業(yè)狀態(tài)Stop，車輛停止，機具抬升播種機不工作；當車輛觸發(fā)事件信號異常C5時，車輛停止，機具抬升播種機停止工作；S1、S2狀態(tài)之間無法直接轉(zhuǎn)換。

3 導航控制器設計

3.1 履帶式油菜播種機運動學模型

為實現(xiàn)履帶式油菜播種機自動導航作業(yè)，導航控制器的設計需要滿足播種精度?；诼膸叫凶邫C構和車輛運動特點，運動學模型為典型的差速模型，其運動形式取決于雙邊履帶的速度，通過對原系統(tǒng)的簡化抽象來建立其理論運動學模型，假設履帶式行走機構滿足條件：質(zhì)心和幾何中心重合且整機關于中心對稱；行駛時履帶與地面為純滾動，不產(chǎn)生滑移和滑轉(zhuǎn)，即具有理論轉(zhuǎn)向半徑；每側(cè)履帶的瞬時轉(zhuǎn)向中心與其接地面幾何中心重合。履帶式行走機構運動示意圖如圖5所示，當工控機發(fā)出行走指令，控制器將收到的指令轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給左右液壓馬達的電磁比例換向閥組，通過控制兩側(cè)液壓馬達的轉(zhuǎn)速和方向，實現(xiàn)對履帶式行走機構的控制。

根據(jù)圖5進行運動學分析，可得到基本理論[26-27]

(1)

式中vC——履帶式行走機構行走速度，m/s

vL——左側(cè)履帶線速度，m/s

vR——右側(cè)履帶線速度，m/s

R——車輛以點O為轉(zhuǎn)向中心的理論轉(zhuǎn)向半徑，m

B——履帶軌距，m

ωC——車輛瞬時轉(zhuǎn)向角速度，rad/s

由式(1)可知，當vL=vR時，即兩側(cè)履帶速度相等，車體轉(zhuǎn)向角速度為0°，轉(zhuǎn)向半徑R趨近于無窮大，履帶車做直線運動；當vL>vR或vL

3.2 模糊自適應純追蹤控制器設計

3.2.1純追蹤幾何模型分析

純追蹤算法是一種純幾何算法，模擬駕駛員的駕駛習慣，通過合適的前視距離確定車體到導航目標直線上前視點所經(jīng)過的圓弧路徑，根據(jù)當前橫向偏距和航向偏差計算出圓弧的半徑，即轉(zhuǎn)向半徑，利用轉(zhuǎn)向半徑和差速轉(zhuǎn)向方式推導出兩側(cè)履帶速度。在本研究中，假設履帶與地面的滑移忽略不計并且履帶行走機構的質(zhì)心和幾何中心重合，純追蹤模型如圖6所示，直線AB為導航目標直線；點C為履帶車定位點；點O為履帶車瞬時轉(zhuǎn)向圓心；R為轉(zhuǎn)向半徑。

根據(jù)幾何關系可得[28]

(2)

式中Ld——前視距離，m

γ——圓弧CD對應的圓心角，(°)

LCE——點C到點E的距離，m

d——橫向偏距，m

θ——航向偏差，(°)

化簡可得瞬時轉(zhuǎn)向半徑R與橫向偏距d、航向偏差θ的關系式為

(3)

聯(lián)立式(1)、(3)可得左右履帶速度vL、vR與橫向偏距d、航向偏差θ、車速vC、前視前距離Ld之間的關系為

(4)

3.2.2模糊自適應純追蹤控制器設計

根據(jù)式(4)可知，前視距離Ld是純追蹤算法中的唯一可調(diào)參數(shù)，前視距離Ld與車輛的橫向偏距d、航向偏差θ、車速vC有直接關系，直線跟蹤的性能取決于前視距離Ld。當前視距離Ld較小時，橫向調(diào)節(jié)能力增強，車輛以較大曲率快速逼近目標路徑，Ld過小會引起車輛行駛振蕩；當前視距離Ld較大時，車輛會以較小曲率緩慢逼近目標路徑，車輛行駛不會產(chǎn)生振蕩，但調(diào)節(jié)時間較長。

利用模糊控制方法，根據(jù)不同條件給出適宜的前視距離，可以提高導航控制器的上線速度和穩(wěn)定性，設計該控制器系統(tǒng)結構圖如圖7所示。

根據(jù)以上分析以橫向偏距d、航向偏差θ和速度vC作為模糊自適應純追蹤控制器的輸入，前視距離Ld作為模糊自適應純追蹤控制器的輸出，對輸入輸出進行模糊化。

(1)橫向偏距d基本論域為{-2 m,2 m}，橫向偏距模糊等級為：負大(NB)、負中(NM)、負小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)。

(2)航向偏差θ基本論域為{-45°,45°}，航向偏差模糊等級為：負大(NB)、負中(NM)、負小(NS)、零(ZO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)。

(3)速度vC基本論域為{0 m/s,1.5 m/s}，速度模糊等級為：超低(VL)、低(L)、中(M)、高(B)、超高(VB)。

(4)前視距離Ld基本論域為{1 m,3 m}，前視距離模糊等級為：超近(VL)、中近(ML)、較近(L)、適中(M)、較遠(LB)、中遠(MB)、超遠(VB)。輸入輸出變量為三角型隸屬度函數(shù)。

表2 速度vC為M時模糊控制規(guī)則Tab.2 Fuzzy control rules when speed vC is M

3.2.3模糊自適應純追蹤控制器仿真

為驗證模糊自適應純追蹤控制器的控制性能，對純追蹤和模糊自適應純追蹤控制進行Matlab仿真。在初始條件滿足橫向偏距為1.5 m、速度為0.8 m/s下、航向偏差為45°的條件下，確定一組前視距離Ld作為純追蹤控制器的輸入，使系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間盡量小且上線盡量平滑，通過試測法調(diào)節(jié)前視距離參數(shù)為Ld=1.8 m。設置采樣時間為0.1 s，并且在2 s時給予一個0.2 s的擾動，測試控制器的調(diào)節(jié)效果，仿真結果如圖9所示。仿真結果表明，所設計的模糊自適應純追蹤控制器較純追蹤控制器上升時間提高了0.21 s，具有上升時間快且抗干擾能力強等特點。

3.2.4直線路徑跟蹤仿真

運用Matlab對模糊自適應純追蹤進行直線跟蹤仿真。設定初始點坐標位置為(0 m,1 m)，存在一定偏距，跟蹤直線函數(shù)x=y，且初始速度為0.8 m/s，采樣時間為0.1 s，初始航向偏差與目標直線一致。根據(jù)所設計的模糊自適應控制器進行直線跟蹤仿真，如圖10所示。結果表明：模糊自適應純追蹤控制器能夠跟蹤直線路徑，具有上線平滑和穩(wěn)態(tài)誤差小等特點。

3.3 地頭轉(zhuǎn)向控制器

根據(jù)履帶行走機構轉(zhuǎn)向通過性好，轉(zhuǎn)彎半徑小，采用原地轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)彎方式，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)利用北斗雙天線定位系統(tǒng)獲得位置信息和航向信息并實時計算航向偏差，通過PD控制器得到輸出轉(zhuǎn)向控制電壓，控制器控制電液比例閥調(diào)節(jié)兩側(cè)液壓馬達正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車輛精確轉(zhuǎn)向，當航向進入角度閾值范圍內(nèi)，將跟蹤下一條路徑直線，如圖11所示。

4 試驗

4.1 路面直線路徑導航試驗

為了檢驗模糊自適應純追蹤導航控制器的直線跟蹤效果，在華中農(nóng)業(yè)大學油菜全程機械化試驗基地進行水泥路面試驗。試驗材料：履帶式油菜播種機、工控機、導航控制箱、北斗RTK移動站。具體操作步驟如下：①試驗前進行傳感器、控制箱、工控機等各控制系統(tǒng)部件的安裝和檢查，將北斗RTK移動站電源打開，等待移動站冷啟動完成并在工控機成功顯示定位數(shù)據(jù)后，設定AB線(期望直線路徑)：在工控機上位機界面內(nèi)先后選定兩個點A和B，完成行駛路徑的確定。②先將履帶式油菜播種機的播種模塊抬升并保持懸空，再將樣機行駛至AB線起點附近，初始姿態(tài)調(diào)節(jié)到橫向偏距0.5 m左右、航向偏差20°以內(nèi)。③開始試驗并記錄試驗數(shù)據(jù)。打開上位機軟件中的導航數(shù)據(jù)保存功能，記錄試驗過程中的樣機位姿、橫向偏距、航向偏差、目標轉(zhuǎn)向半徑等數(shù)據(jù)。按照以上步驟，在保證初始偏差和航向相差不大的情況下，車體速度為0.8 m/s，分別搭載模糊自適應純追蹤控制器和純追蹤控制器進行路面導航控制效果測試。試驗結果如圖12所示。

試驗結果表明：純追蹤控制器的最大跟蹤偏差為0.056 m，平均絕對偏差為0.024 m，上升時間為1.21 s；模糊自適應純追蹤控制器的最大跟蹤偏差為0.039 m，平均絕對偏差為0.018 m，上升時間為0.86 s。根據(jù)導航精度提高百分比公式[19]

(5)

式中M——導航精度提高百分比，%

Savg——純追蹤控制器偏差平均值，m

Mavg——模糊自適應控制器偏差平均值，m

分別以最大跟蹤偏差和平均絕對偏差作為衡量導航精度的指標，符號為正表示精度提高，符號為負表示精度降低。根據(jù)式(5)計算得到模糊自適應純追蹤控制器較純追蹤控制器在速度為0.8 m/s下導航精度分別提高了57%、25%，上升時間減小了29%。

4.2 田間直線路徑跟蹤試驗

為檢驗模糊自適應純追蹤導航控制器直線跟蹤效果和速度適應性，于2021年4月17日在武漢市漢南區(qū)羽佳養(yǎng)殖示范田開展旱田直線跟蹤試驗，以速度0.5、0.8、1.2 m/s行駛，分別搭載純追蹤控制器和模糊自適應純追蹤控制器進行多組試驗。試驗步驟與水泥路面直線跟蹤試驗步驟保持一致。表3為純追蹤與模糊自適應純追蹤控制器控制效果對比。田間試驗結果表明，當履帶式油菜播種機速度為0.5、0.8、1.2 m/s時，模糊自適應純追蹤控制器最大跟蹤偏差分別不大于0.082、0.086、0.092 m，平均絕對偏差分別不大于0.031、0.032、0.034 m。根據(jù)式(5)，得到模糊自適應純追蹤控制器較純追蹤控制器在速度為0.5、0.8、1.2 m/s下最大跟蹤偏差導航精度分別提高了28.2%、35.4%、39.7%，平均絕對偏差導航精度分別提高了25.7%、34.1%、39.6%。對比文獻[19]免疫PID控制器，在速度為0.5 m/s下，最大跟蹤偏差導航精度提高了51.3%，平均絕對偏差導航精度提高了55.2%。試驗表明模糊自適應純追蹤控制器較純追蹤控制器能有效降低跟蹤偏差，并能適應不同速度，能夠達到油菜播種機導航作業(yè)要求，為履帶式油菜播種機自動導航系統(tǒng)提供技術參考。

表3 純追蹤與模糊自適應純追蹤效果對比Tab.3 Contrasts between fuzzy adaptive pure pursuit controller and pure pursuit controller

模糊自適應純追蹤控制器較純追蹤控制器效果和速度適應性好，主要是因為模糊自適應純追蹤控制器可根據(jù)當前橫向偏距、航向偏差和速度實時調(diào)整前視距離，當橫向偏距較大時使前視距離較近，可以加快系統(tǒng)的響應速度，使履帶式油菜播種機快速上線；當橫向偏距較小時使前視距離較遠，可以減小控制量使系統(tǒng)保持穩(wěn)態(tài)。純追蹤控制器在整個過程中前視距離保持不變，當履帶式油菜播種機狀態(tài)變化時純追蹤控制器適應性較差，無法實現(xiàn)最優(yōu)控制。

田間試驗和水泥地面試驗對比，履帶式油菜播種機的最大跟蹤偏差和平均絕對偏差有所增大，控制器精度隨機具速度增加而降低，主要原因為：一方面，履帶式油菜直播機在田間作業(yè)時，兩側(cè)履帶速度響應特性會受到土地平整度、堅實度和含水率等外界客觀因素的影響，出現(xiàn)履帶積土致使阻力矩增大或履帶打滑等現(xiàn)象，而導致履帶車轉(zhuǎn)向特性隨之發(fā)生變化，性能下降；另一方面，田間地面的復雜環(huán)境致使車身傾斜和滑移，導致傳感器獲取的車體位姿信息產(chǎn)生突變值，控制器會因此計算出較大的糾偏控制量，出現(xiàn)振蕩，跟蹤誤差隨之增大。

4.3 自動導航作業(yè)試驗

為了檢驗履帶式油菜播種機自動導航作業(yè)系統(tǒng)穩(wěn)定性，于2021年5月15日在華中農(nóng)業(yè)大學“三田”試驗基地進行性能評估試驗。測得試驗田土壤含水率為22.7%，土壤堅實度為674.2 kPa。試驗材料與田間試驗材料一致。試驗前進行傳感器、控制箱、工控機等各控制系統(tǒng)部件的安裝和檢查，設定出庫路徑、入庫路徑和作業(yè)路徑，作業(yè)幅寬為1.5 m，衛(wèi)星定位接收頻率為10 Hz，在車體速度為0.8 m/s的條件下進行自動導航作業(yè)試驗，自動導航作業(yè)現(xiàn)場和導航路徑軌跡如圖13所示。

試驗結果表明，履帶式油菜播種機可在轉(zhuǎn)向處停車并實現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制，在播種作業(yè)路徑下播種機下降并完成播種作業(yè)，在非播種作業(yè)路徑下播種機抬升并行駛至轉(zhuǎn)彎點。實際軌跡(圖13b中藍色線)與期望路徑(圖13b中橙色線)基本吻合，且跟蹤精度滿足田間播種作業(yè)要求，為丘陵山區(qū)無人農(nóng)場構建提供了技術支撐。

5 結論

(1)為提高丘陵山區(qū)小田塊油菜播種自動化和智能化水平，設計了一套全液壓履帶式油菜播種機自動導航作業(yè)系統(tǒng)，試驗表明設計的自動導航作業(yè)系統(tǒng)能按照規(guī)劃路徑完成直線行駛、田頭轉(zhuǎn)向，播種機自動播種。能夠在較少人工干預情況下完成油菜播種自動作業(yè)。

(2)以自主研發(fā)的履帶式油菜播種機為基礎，根據(jù)氣吹式油菜播種機作業(yè)需求設計了基于有限狀態(tài)機的自動作業(yè)控制策略，基于履帶式油菜播種機運動學和幾何學模型，制定模糊規(guī)則表，設計了一種模糊自適應純追蹤控制器。

(3)水泥路面試驗表明：履帶式油菜播種機行駛速度為0.8 m/s時，模糊自適應純追蹤控制器的最大跟蹤偏差為0.039 m，平均絕對偏差為0.018 m。

(4)田間試驗表明：模糊自適應純追蹤控制器可根據(jù)當前偏距和速度實時調(diào)節(jié)前視距離，當油菜播種機速度為0.5、0.8、1.2 m/s時，模糊自適應純追蹤控制器最大跟蹤偏差分別不大于0.082、0.086、0.092 m，平均絕對偏差分別不大于0.031、0.032、0.034 m。