摘要：[目的/意义]农机装备尺寸大、行驶慢等特点,在路面归库作业过程中容易造成严重道路拥堵。因此,在多机协同过程中,编队行驶被认为是未来道路上行驶的主要方式。然而,目前农机自动驾驶技术停留在单机阶段,多农机之间的协同仍是制约中国农业规模化自主生产的主要瓶颈。为解决多车编队协同控制中通信延时的问题及其补偿策略,本研究基于一种模型预测控制器(Model Predictive Control,MPC)延时补偿器的农机多机编队行驶的轨迹跟踪方法。[方法]以车联网技术为基础,聚焦多农机编队协同控制领域,针对控制器局域网总线(Controller Area Network,CAN)通信存在的延时问题而产生的横向控制精度差,基于线性二次调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与MPC算法,设计了一种带有延时补偿的模型预测控制器,用于对通信延时进行补偿控制。最后对所提算法利用Carsim和Simulink软件进行联合仿真。[结果和讨论]Carsim与MATLAB/Simulink可以有效兼容,实现软件与外部求解器的联合仿真。当延时步长d=5时,应用延时补偿,MPC反应速度更快,表现更为平滑;速度误差曲线响应更快,且能够逐渐稳定至零误差,没有出现振荡现象;1号车在较短时间内有效地变更车道,与头车保持在同一车道上。在更长的延时步长d=10情况下,未应用延时补偿的控制器表现出更显著的性能下降。即使在较高的延时条件下,应用延时补偿的MPC速度误差和纵向加速度仍然能够快速响应并逐渐稳定至零误差,避免了振荡现象。1号车的轨迹表明,延时补偿机制效果在极端延时条件下有所下降。[结论]本研究所设计的编队算法能够使得多车完成多车变道形成队列并保持一定距离和一定速度。通信延时补偿控制算法使得带有加入延时的车辆能较好完成编队任务,实现稳定的横纵向控制,验证了本研究带有延时补偿的模型预测控制器的可行性。