本文对农业生产运输中应用非常广泛的带双轴拖车的拖拉机倒车问题进行了研究,设计了一种能够实现这种类型车辆自动直线倒车行走的控制系统,为农用车辆实现完全自动化、无人化提供了技术支持。主要研究内容如下:(1)对农用车辆状态参数检测系统进行了详细的阐述,并分别以拉线位移传感器、数字罗盘、陀螺仪为检测工具对系统的状态参数进行了标定与采集。试验结果表明,所采取的检测方法可以满足采集速度的要求,所应用的传感器可以满足农业车辆状态参数的使用精度。(2)介绍了带双轴拖车拖拉机倒车跟踪控制系统的两个主要组成部分:角度反馈控制策略以及拖拉机转向控制系统。(3)建立了系统的两轮车辆模型,根据系统的运动学关系,建立其非线性运动学方程式,并对非线性系统在平衡态进行了线性化处理。以弱线性系统线性化处理为基础设计了系统直线倒车情况下多输入单输出角度反馈跟踪控制器,应用李雅普诺夫第一法进行了系统的稳定性分析,证明了本系统在任何条件下倒退行驶都属不稳定系统。通过对控制器的计算机仿真试验表明输入状态在满足约束条件下系统可控。(4)搭建了系统实车试验的硬件平台,设计了系统控制软件,分别进行了拖拉机转向电机控制试验以及直线倒车试验,取得了比较满意的试验结果。试验结果表明:在输入状态满足约束条件下,控制器可使各跟踪角收敛于±6°范围内。控制输出量最大绝对值为9.01°。拖拉机航向角θ最大绝对值为4.21°,标准差为1.74°;拖车后轴车架与拖拉机的夹角β最大绝对值为5.46°,标准差为2.81°;拖车后轴车架与前轴车架的夹角?最大绝对值为5.41°,标准差为1.89°。由此得到跟踪角最大标准差仅为2.81°,说明所设计的控制器可以满足对θ、β、?跟踪控制,且前轮转角的控制输出量?α的变化在可以调节的范围内。