挖掘机是功能最典型、结构最复杂、用途最广泛的工程机械之一,在现代化建设中发挥着非常重要的作用。随着挖掘现场环境复杂性的提高及挖掘作业要求多样化的增加,挖掘机的自动化和智能化逐渐成为国内外的研究热点,其中,仿形挖掘机技术是实现挖掘过程自动化的关键技术,对挖掘机自动化和智能化的实现起着决定性作用。本文以提高挖掘机的自动化和智能化为目的,以挖掘机的工作装置为主要研究对象,对挖掘机工作装置的运动学和动力学进行建模。利用先进的PIDCMAC(10)控制算法,并通过研究工作装置的路径规划策略,完成了挖掘机的轨迹控制和规划,提高了挖掘机的自动化和智能化。本文运用D-H坐标系法建立了工作装置的运动学和带挖掘阻力的动力学模型,给出了求解轨迹坐标所对应的液压缸长度的运动学计算方法,并进行了相关仿真;对液压挖掘机工作装置中的动臂、斗杆和铲斗控制子系统进行了建模和仿真,分析了传统PID控制系统的时域和频域特性,针对传统系统存在的缺点,运用小脑模型神经网络PIDCMAC(10)的控制方法可以很好地解决自动轨迹控制的问题;研究分析了挖掘机工作任务的分解和轨迹规划,并建立了关于路径的有约束的非线性规划方程,通过优化方程可以使挖掘机工作装置的各个关节运动更加地平稳;建立了智能挖掘机工作装置的三维实体模型,通过MATLAB与ADAMS的联合仿真,在路径规划的基础上对所设计的控制算法进行仿真分析,对于运动轨迹控制中的直线和斜坡的挖掘轨迹,均能达到良好的控制效果。结果显示采用PIDCMAC(10)控制法的齿尖误差在仿真过程中被控制在10mm以内,经改进后的系统各项性能有显著地提高,具有很好的鲁棒性,响应较快,而且跟踪性能也比较理想,可以在较短的时间内达到预设控制量,能够满足实际工况要求。