铲运机作为地下矿山开采最重要的运输装备之一,其自主控制技术一直是领域内研究的热门,地下铲运机的自主控制技术主要体现在工作过程的无人化,本文以地下铲运机为研究对象,对其自主行驶及卸载工作过程中所涉及的控制技术进行研究。在分析地下铲运机这种铰接式车辆转向的优缺点后,对铲运机的转向半径和转向曲线进行了研究,重点探索了铲运机在曲线段和直线段之间转向的特性,从自主控制的角度对转向过程中的阻力矩和转向时间进行了推导计算,最后对铲运机的系统动力学进行了分析,建立了转向系统的控制模型,探讨了转向油缸和转向角之间的约束关系,为自主控制提供理论基础。在自主行驶的控制技术研究中,首先介绍了以航迹推测法为主的相对定位和以“伪GPS”为主的绝对定位相融合的组合定位技术,在统一导航坐标系的前提下,提出全局最优路径规划和局部避障最优路径规划相结合的导航策略,对铲运机在巷道内行驶过程中的运动轨迹参数和运动轨迹曲线进行了定义和描述,并对运动轨迹模型进行了推导,得出了运动轨迹参数之间的关系,以偏离位移、偏航角和偏航角的变化趋势等为反馈修正量,建立以多元信息融合为基础,辅以带约束的控制算法模型,通过对行驶速度和铰接角度的实时控制,实现铲运机的自主行驶控制。以MATLAB/Simulink为仿真平台,结合铲运机转向动力学控制模型,建立铲运机自主行驶控制的仿真模型,以全局最优路径和局部避障最优路径规划为前提,对自主行驶过程中跟踪直线、圆以及正弦曲线三种情况分别进行仿真,验证控制算法,结果表明算法能够有效避开路径中存在的障碍物,能够快速、精确、稳定地实现自主行驶的控制。以惯性单元为测量器件,采用四元数法实现铲运机俯仰角、横滚角和航向角的实时求解和在线更新。结合液压阀的固有特性,对铲运机的举升液压系统进行了仿真并对举升压力进行了推算,以大臂姿态角的变化和举升液压压力力的实时改变为信息来源,结合铲斗固有参数推算铲斗内矿石的实时重量,用以控制铲运机的自主卸载过程,最后给出了自主卸载的控制流程。针对自主行驶和卸载控制中对传感器的需求,构建了以里程计、转角传感器、惯性单元为主的信息采集系统,建立了以CAN总线和以太网通讯为主要数据交互方式的通信系统：针对环境自主识别的扫描传感器的测量跳变问题,提出一种基于虚拟扫描测量预处理滤波技术,快速准确的消除较大测量数据误差的影响。最后搭建了基于嵌入式Linux操控系统的车载控制平台,结合最底层的执行控制器介绍了软件设计的流程和编程平台,形成了自主控制的软硬件平台；为了验证铲运机的自主控制,本文以KCY-2型铲运机为试验平台,选择以J1939总线控制为主的电喷柴油发动机,配以APC120控制为主的自动换档变速箱,在地表模拟巷道环境下进行了自主行驶控制的试验,验证了算法的可行性。对实验过程中的各项数据进行了分析和总结,并将此算法用于地下巷道环境的自主行驶试验。最后进行了自主卸载的控制试验,实现了预期目标。