中国是农业大国,耕地面积广阔,小麦和玉米作为我国的第二大、第三大粮食作物,对于我国粮食安全和农民增收有着重大而深远的意义。而谷物收获机作为粮食作物的收获工具对于农业机械化生产具有重要作用。目前,随着科技的不断进步,谷物收获机正向大型化、自动化和智能化的方向迈进,但与国外相比,我国收获机智能化水平还比较落后,目前国内市面上还未出现智能化的谷物收获机产品。此外,谷物收获机在作业过程中主要依靠人工手动调节谷物收获机的各项指标,主观因素影响较大,经常由于割台收获高度调节不当,不能随作物高度及时调节割台高度,或者由于玉米未对行收获等因素,造成粮食损失率和掉落率增大,收获效率低以及割台损坏等问题。这不仅考验谷物收获机驾驶员的水平,增加了劳动成本,也无法保证收获质量。因此,研究割台仿形和自动对行控制系统对于降低劳动成本,提高收获质量就显得尤为重要。本文以小麦和玉米收获机为研究对象,对谷物收获机割台仿形和自动对行方面进行深入研究,具体研究内容包括:（1）通过对割台仿形和自动对行系统作业过程进行分析,进行了割台仿形与自动对行系统总体设计。割台仿形系统主要采用直接接触式仿形机构检测地面高度信息,通过液压系统的控制来实现割台仿形的设计方案;自动对行系统是通过机械对行机构实现信号检测,选取电动方向盘作为受控对象,通过CAN总线控制电动方向盘的偏转实现自动对行的行车转向,完成自动对行。（2）对割台仿形系统进行硬件设计和动力学分析。依据割台仿形系统的总体方案,设计了弹性仿形机构,进行了相关传感器选型和显示模块、手动自动切换模块的设计,并对割台仿形系统进行动力学和液压系统分析,建立动力学模型,得到控制系统传递函数。（3）对自动对行系统进行硬件设计和理论分析。按照自动对行系统设计要求,完成自动对行硬件设计,包括机械触碰对行机构的设计,角度传感器以及电动方向盘的选型,显示模块和手动自动切换模块的设计,通过对自动对行过程分析,建立系统运动学模型,得到触碰对行机构横向偏差,进而建立触碰对行机构与收获机转向角之间数学模型,以便进一步进行控制系统设计。（4）对割台仿形与自动对行控制系统进行设计。通过对割台仿形系统和自动对行系统的理论分析,分别对其采用离散PID控制和模糊PID控制逻辑实现割台仿形和自动对行功能,并通过Simulink工具箱搭建系统仿真模型,检验系统性能并进行参数优化。控制系统主要包括:割台仿形系统程序设计、自动对行系统程序设计、CAN通讯模块程序设计、显示模块设计以及手动自动选择模块设计等。（5）针对系统设计,进行割台仿形与自动对行系统厂内调试和田间试验。将所设计的割台仿形与自动对行系统在五征集团生产的4LZ-8型自走式小麦收获机和玉米收获机进行车载试验,对收获机割台仿形系统和自动对行系统进行功能测试和相关数据分析,通过Box-Behnken试验方法设计三因素三水平的正交响应面试验,并进行相关参数优化。试验表明,割台仿形系统的设定高度和实际测量高度无显著差异,误差均在2 cm以内,稳定性较好;收获机自动对行系统下,车辆的收获速度在0～4.6 km/h时,自动对行系统玉米茎秆与对行割道中心偏差在±15 cm内的平均比例为95.4%,可满足玉米收获机对行收获的需求,满足课题设计和实际应用的要求。