随着农业现代化的逐步推进,农业装备的自动导航技术已成为研究热点。农业机械的自动导航技术可有效减少人力劳动、降低人工成本,对解决人口老龄化和农业劳动力不足等社会问题具有重要意义。为使农业机械在自动导航的过程中达到稳定性、精准性和快速性3个性能指标的综合最优,本文对农业自动导航车进行了最优控制的研究,具体研究内容如下:1、基于改进型纯追踪算法,提出一种导航车位姿偏差的定量分析模型,在该分析模型的基础上,设计了一种动态前视距离控制器;优化路径切换方案,提出一种在合适距离提前切换路径的方法。试验表明,直线试验优化后的平均稳定距离比优化前少124.75 cm,路径切换试验中,优化前平均用时比优化后少7.4 s。2、改进传统Bug算法,将避障算法与路径跟踪算法相融合:将传统Bug算法的避障过程分成追踪、避行和绕行3个阶段;在避行阶段,建立避障提前转向距离和转向角索引图,使导航车在合适的时机使用最大转向角避障;在绕行阶段,采用带自调节函数的模糊控制器控制导航车绕障碍物边缘行驶。试验表明:导航车可实现精确避开障碍物以及稳定绕行障碍物,同时避障轨迹冗余较小。3、根据3个行驶性能指标构建最优控制评价体系,通过问卷调查确定各性能指标的权重比,得到导航车最优控制评价公式。设计双偏差速度控制器,通过仿真试验确定最佳调节参数和最优的最小速度。在直线路径和折线路径试验中,变速控制总体最优性分别优化了15.79%和34.43%。本文分别在导航车的导航算法层面和综合控制层面对车辆的导航控制进行优化,使导航车在作业过程中实现稳定性、精准性和快速性3个行驶性能指标的综合最优,为提高农机导航效率提供一定的参考。