【摘 要】
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随着智慧农业的快速发展,在大田规模化生产过程中农机多机协同作业将有利于提高生产效益,然而目前多机协同作业的路径规划仍存在着优化目标不完善、效率低等问题。本文以规则农田为作业场景,提出了一种U形和弓形转弯路径选择策略,设计了分区域和全区域多机协同作业路径规划方法,并进行了田间验证性试验。主要研究内容与成果如下:（1）对比分析农机田间作业方式和转弯路径,确认U形和弓形转弯路径在多机协同作业中综合效果更
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随着智慧农业的快速发展,在大田规模化生产过程中农机多机协同作业将有利于提高生产效益,然而目前多机协同作业的路径规划仍存在着优化目标不完善、效率低等问题。本文以规则农田为作业场景,提出了一种U形和弓形转弯路径选择策略,设计了分区域和全区域多机协同作业路径规划方法,并进行了田间验证性试验。主要研究内容与成果如下:（1）对比分析农机田间作业方式和转弯路径,确认U形和弓形转弯路径在多机协同作业中综合效果更优,并依据农机作业幅宽和最小转弯半径制定农机转弯路径选择策略。基于最短路径原则,建立旅行商问题（Traveling Salesman Problem,TSP）及其衍生的多旅行商问题（Multiple Traveling Salesman Problem,MTSP）的数学模型,研究求解TSP的启发式算法,为农机协同作业路径规划方法研究提供理论与方法基础。（2）以规则农田为作业场景,以转弯路径总长度和转弯总时间为优化目标,建立基于TSP的分区域多机协同作业路径规划模型,利用MATLAB平台,采用模拟退火算法和蚁群算法对模型进行求解。结合作业路径中是否包含鱼尾形转弯路径的情况,在18行农田中分别研究3台、4台农机的路径规划仿真试验,以农机的作业指标和算法运行效率为评价标准,分析不同算法性能及优化效果。（3）以规则农田为作业场景,以转弯路径总长度、转弯总时间和作业均衡率为优化目标,建立基于MTSP的全区域多机协同作业路径规划模型,设计全区域多机协同作业路径规划算法（Path Planning Algorithm of Full-Region Multi-Machine Collaborative Operation,PPAFRMMCO）。利用 MATLAB 平台,在 18 行农田中分别研究3台、4台农机的路径规划仿真试验,对比分析PPAFRMMCO算法与模拟退火算法、蚁群算法的规划结果。同时对比分析PPAFRMMCO算法与分区域多机协同作业路径规划算法、多机传统逐行作业、单机作业的规划结果。结果表明PPAFRMMCO算法的路径优化效果显著。（4）开展田间验证性试验,对比分析多机传统逐行作业、单机作业与PPAFRMMCO算法规划路径的作业指标。结果显示,农机田间作业各项指标与仿真试验结果基本吻合,PPAFRMMCO算法的现实路径优化效果显著。
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