随着微电子技术、机器人技术、人工智能控制技术等向传统产业的逐步渗透,我国的工程机械行业面临着一个全新的机遇和挑战,挖掘机是其中的典型代表。目前,生产挖掘机的国际化大企业逐渐占据中国工程机械的主要市场,对国内工程机械行业的生存和发展都提出了严峻的考验。为应对市场的挑战,首先要从提高国内工程机械智能化、敏捷化的研究入手,实现挖掘过程自动化、智能化,需要对挖掘机性能的优化和工作过程的智能化进行理论基础研究。本文从挖掘机机器人的角度,对“液压挖掘机机械臂控制系统”进行了基础的理论研究。本论文主要完成了以下几方面的工作:(1)利用模糊PID算法,建立了液压挖掘轨迹跟踪控制器。通过仿真分析得出了模糊PID控制器具有良好的鲁棒性和更快速的跟踪性能。(2)对液压挖掘机机械臂的轨迹跟踪进行了研究,在分析了液压挖掘机机械臂的动力学方程的基础上,针对其复杂的非线性,提出了一种新的液压挖掘机机械臂轨迹跟踪方法,即应用机器人学理论,建立了三自由度液压挖掘机机械臂的拉格朗日动力学模型,设计了基于低通滤波器的滑模控制器,利用低通滤波器的滤除高频信号的功能,消除控制信号的抖动,给出沿规划轨迹工作所需的控制量,并给出了控制系统的设计方法。对三自由度机械臂进行了仿真研究,其结果表明,所设计的控制器对设定轨迹的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性具有较强的鲁棒性,在存在模型误差和外部扰动的情况下,该方案既能达到高精度快速跟踪的目的,又能消除滑模控制的抖动问题。