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旋挖钻机是一种用来进行成孔作业的施工机械,具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高等特点,广泛应用在建筑基础工程中。旋挖钻机动力系统由柴油发动机和液压变量泵组成,其作业工况复杂,负载具有多变性。较大的负载会导致发动机过载掉速甚至熄火,这严重影响了旋挖钻机施工稳定性及工作效率,而且会增加燃油消耗,降低了旋挖钻机的使用寿命。这就需要有一个有效的功率控制方法来适应不断变化的负载。本文针对上述问题对旋挖钻机极限载荷控制技术进行研究。首先,在分析旋挖钻机现场作业数据基础上,对发动机过载掉速及功率利用率不够高的问题进行了深入研究,找出了问题的主要原因是动力系统发动机与变量泵的功率不匹配;进而对变量泵的变量原理进行了分析,建立了变量泵的数学模型,提出了一种基于DTC(直接转矩感应控制)的旋挖钻机极限载荷控制策略。其次,为提高旋挖钻机动力系统的性能,在转矩感应控制策略基础上研究了一种模糊PID控制算法,讨论了模糊PID控制算法的优势,设计了模糊PID控制器。对模糊控制器各参数的获取方法及其对控制性能的影响进行了分析。再次,利用AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真,对极限载荷控制系统进行了建模仿真与研究,对比分析了模糊PID和PID两种控制方法的控制效果,初步验证了模糊PID控制策略及算法控制效果较好,具有可行性。最后,对旋挖钻机进行了实验研究,实验内容包括主卷空载提升下放实验以及钻孔实验。实验结果表明:基于转矩感应的模糊PID控制方法使旋挖钻机大负载工况下发动机掉速值降低了40%,发动机的功率利用率提高了14.5%,控制效果优于基于转速感应控制的PID控制方法。验证了基于转矩感应控制的模糊PID控制方法对实现发动机——变量泵动力系统的功率匹配具有更好的效果。