为解决大负载、长行程位置控制系统中不能同时满足伺服缸活塞杆工作行程与控制精度的问题,提出了速度开环控制加传统的位置闭环控制的控制策略。在速度开环控制中比例调速阀控制调速缸,解决了工作行程不能太大的问题;在位置闭环控制中比例伺服阀控制伺服缸,解决了控制精度低的问题。此外为了解决设定位移经常变动和超调量过大问题,在位置闭环控制系统的PID控制器中分别采用了微分先行和积分分离控制算法。仿真结果验证了该策略的可行性与有效性。

针对液压挖掘机的并联式混合动力系统，基于其工作机理，建立了包括电池组、电动/发电机、以及柴油机在内的整个系统的动力学模型。重点建立了四缸柴油发动机的瞬态模型，以准确反映发动机转速及扭矩对外负载的动态响应情况。为了提高系统的节能效果，基于系统动力学模型及负载状况，以优化发动机工作点、提高燃油效率为目标，设计了一种多点控制策略。仿真结果表明，柴油机发动机模型合理有效，设计的控制方法能使混合动力挖掘机燃油效率得到了明显提高。

针对液压挖掘机在15s的一个典型工作周期下的工况,分析液压挖掘机的工况特点,建立并联式混合动力液压挖掘机动力源部分的数学模型,提出一种并联式混合动力液压挖掘机动力参数的优化组合配置,研究空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制的永磁同步电机（PMSM）以及NiMH电池组在典型工作周期下的发电/电动、充电/发电能量转化效率、电机转速、转矩等动态响应特性以及SOC变化特性.仿真结果表明,该优化组合的动力总成能满足液压挖掘机动力需求和能量转化效率要求,能提升整机系统的油耗特性,并且电池系统只充当能量交互的媒介,实现液压挖掘机的高效节能的控制.

针对传统液压挖掘机由于其固有的动力传递结构而无法通过相关的节能方法来改善发动机工作点分配的问题,提出了一种基于油液混合动力技术的挖掘机动力系统控制方案。分析了挖掘机的工况特点,介绍了油液混合动力挖掘机的原理结构。选用并联油液混合动力挖掘机系统进行仿真建模,以实测液压挖掘机负载作为仿真模型输入,对该系统性能进行了仿真研究。仿真结果表明,并联式油液混合动力挖掘机发动机转速稳定,工作点分布于高效区,燃油效率得到提高,动力源的动力特性得到改善。

为了回收液压挖掘机在回转阶段的制动能量,提出一种基于回转马达进/出口压力差自动识别回转过程所处阶段,决策能量回收的全液压自动控制回转制动能量回收系统.引入一正态分布函数,以蓄能器压力状态（SOP）、液压泵出口压力以及负流量反馈压力为输入信号,根据负载的实时需求功率,提出一种以复合恒功率-负流量动力控制决策发动机和蓄能器主辅动力源的能量分配方法,保证回转机构的正常高效运转.仿真结果表明,当回转系统作为单独执行机构时,采用该回收系统的液压挖掘机,能够实现高达50.0%的再生制动能量用于驱动回转的能量回收利用效率,在相同工况下比同吨位液压挖掘机节能16.3%,不影响操作习惯和操作性能.

为改善液压挖掘机动力系统因负载波动剧烈而导致的发动机效率低下,提出一种以蓄能器为储能装置,配合液压二次元件为辅助动力源的功率差值补偿式油液混合动力系统.辅助动力源实时补偿发动机目标工作点功率与时变工作液压系统负载功率差值.针对此系统,提出一种结合负载预测和发动机转速稳定PI控制的控制策略;采用一种实用的负载扭矩计算方法来进行负载预测,并以蓄能器压力与工作液压系统实际状况为依据来控制辅助动力源,使发动机稳定工作于高效燃油区.AMESIM仿真与试验研究表明：相较普通液压挖掘机系统,带有此混合动力系统的挖掘机发动机转速波动范围减小了20%~40%,有效提高了发动机的燃油效率.

为了实现混合动力液压挖掘机动臂势能回收,保证动臂下降过程的平稳性,提出基于Super-twisting滑模控制的以稳定动臂液压缸上腔压力为目标的能量回收控制方法.在建立关键元件的数学模型讨论能量回收时挖掘机动臂下降的平稳条件的基础上,针对上腔压力控制和下腔压力控制2种情况,对比分析外力扰动对下降速度的影响;设计Super-twisting滑模能量回收控制器实现压力的稳定控制,证明压力稳定滑模控制器的稳定性.通过AMESIM进行系统仿真,结果表明：以下腔压力为控制目标和以上腔压力为控制目标的液压挖掘机动臂势能回收控制方法能够满足动臂势能回收时平稳下降,其中,以上腔压力为控制目标有较好的抗外力扰动能力,且更容易确定控制目标.

本文在液压系统的位置跟踪控制中提出了基于逆向递推(backstepping)技术的多级反演自适应控制方法给出了控制器的设计方法及稳定性分析.仿真实验结果表明该控制方法能有效地克服液压系统的非线性特性具有较强的鲁棒性以及良好的跟踪性能.

以车身垂直加速度和悬架动行程为控制目标,同时引入非线性高通滤波器和非线性低通滤波器,基于逆向递推(Backstepping)技术,并考虑液压系统的非线性特性及其参数不确定性,提出了一种主动悬架的非线性自适应控制方法.仿真结果表明,在不同的激励信号作用下,都取得了较好的控制效果.

从混合动力液压挖掘机的结构入手，以系统全局效率优化为目标，提出了并联式混合动力液压挖掘机动力源单元和能量储存单元的优化目标函数、约束方程以及整机的参数匹配方法，并结合一台5t混合动力液压挖掘机系统进行了部件参数匹配的实例研究，通过Matlab／Simulink建模分析得到经参数匹配后的系统，其各部件具有装机功率低、效率高、油耗低的良好特性。