【摘要】[目的]针对无人驾驶农机路径跟踪控制问题，同时考虑转向控制系统输入性故障对其路径跟踪效果的影响，提出了一种基于故障估计的农机路径跟踪容错控制方法，保证农机在故障影响下能够按照预设路径行驶，提高农机的路径跟踪效果和控制系统的稳定性。[方法]首先，对农机进行运动学建模，对其运动学方程进行线性化和离散化。其次，对转向控制系统输入性故障进行分析并建立相应的数学模型，基于容积卡尔曼滤波提出了故障估计方法，然后基于模型预测控制方法设计了农机路径跟踪容错控制器，利用Matlab建立仿真模型验证所提出容错控制方法的有效性，最后在搭建的拖拉机试验平台上，进行田间实车试验。[结果]仿真试验表明，当作业速度为1 m·s~(-1)和1.5 m·s~(-1)时，无容错控制下路径跟踪的最大横向偏差分别为0.038 m和0.235 m，最大纵向偏差分别为0.286 m和0.292 m，大大偏离预设路径，跟踪效果变差。相比之下，采用所提出的容错控制方法后，最大横向偏差分别为0.006 m和0.175 m，最大纵向偏差分别为0.059 m和0.064 m，路径跟踪效果明显提升。田间实车试验表明，故障发生后，无容错控制下的车辆明显偏离预设路径，相反，有容错控制下的车辆依然可以维持较好的跟踪效果，农机可以按预设路径继续行驶。无容错控制的位置偏差和航向偏差绝对值最大分别为1.752 m和0.208 rad，有容错控制的位置偏差和航向偏差绝对值最大分别为0.407 m和0.091 rad，跟踪效果满足农机实际作业要求。[结论]所提出的故障估计方法能够及时准确地为容错控制器提供故障信息，并且所设计的模型预测容错控制器在故障情况下表现出良好的容错能力，使农机在面对转向系统故障时能保持较好的路径跟踪效果和稳定性。