液压挖掘机是一种在工程建设领域中应用广泛的工程机械。但是,传统柴油挖掘机的能耗高、排放差,污染严重。而电动挖掘机相较于柴油挖掘机,在节能、绿色、环保方面具有无可比拟的优势,未来具有广阔的发展空间和市场前景。目前,国内外针对电动挖掘机开展了大量的仿真研究工作,但大多都是以离线仿真为主,无法为控制器开发和系统研发提供可靠的实时在线测试环境。因此,开发具有更高可靠性和可信度的电动挖掘机半物理实时仿真平台具有非常重要的科学研究与工程应用价值。本文设计开发了一套电动挖掘机半物理实时仿真系统平台。该平台以d SPACE硬件系统为核心,将由电动机和变量泵组成的物理动力系统及由电控手柄等组成的模拟操纵系统,与控制系统、液压系统和机械系统等系统数学仿真模型联合起来,搭建了一套电动挖掘机半物理实时仿真回路。论文各章节主要内容分述如下:第一章简述了液压挖掘机的系统组成和电动挖掘机的三种供电方案,论述了电动挖掘机的发展现状及未来发展趋势。介绍了半物理仿真的概念、应用及国内外研究现状。分析了电动挖掘机的离线仿真及半物理仿真研究现状,在此基础上,提出了本课题的研究意义和目的。第二章提出了电动挖掘机半物理仿真系统的总体设计方案,分别介绍了硬件系统和软件系统的组成及其功能。其中,硬件系统设计方案以d SPACE硬件系统为核心和纽带,还包括仿真试验管理计算机、三维实时显示计算机、模拟操纵系统、动力系统和液压负载模拟装置;软件系统设计方案包括基于MATLAB/Simulink、RTI(Real-time Interface)、RTW(Real-time Workshop)、Control Desk以及Unity 3D等工具软件的电动挖掘机半物理仿真模型、仿真试验管理界面和三维实时可视化平台。第三章基于电动挖掘机的模型模块划分和接口标准化分析过程,建立了电动挖掘机系统的离线仿真模型。包括液压系统仿真模型、上车部分动力学仿真模型以及负载阻力模型。对各个模块进行了组装和集成,通过RTI工具箱配置了仿真模型的实时接口,完成了电动挖掘机半物理仿真模型的建模工作。第四章建立了基于Control Desk的半物理仿真试验管理界面,用于对试验过程进行监控管理。开发了基于Unity 3D的三维实时可视化平台,该平台通过RS232串口协议与d SPACE硬件系统通讯,可以直观地显示3D虚拟化的电动挖掘机的实时工作状态。第五章简述了搭建完成的电动挖掘机半物理仿真系统平台及其工作流程。进行了模拟操纵系统实时仿真试验和动力系统功率匹配实时仿真试验。分析了实时仿真试验的结果,验证了电动挖掘机半物理仿真系统平台的模型准确性、可操纵性以及实时性。第六章总结了论文的主要研究工作,并展望了今后的研究方向。