挖掘机是一种用途广泛的工程机械。传统的挖掘机需要驾驶员人工操作来完成作业,这会消耗了大量的人力与物力,同时挖掘机作业的环境呈现出多样化的特点,挖掘机经常需要在一些不适合人工操作的环境下工作。这就提出了挖掘机向无人化,机器人化的发展的需求。而对挖掘机关节运动进行有效控制对挖掘机的无人化发展有着重要的意义。同时计算机技术与控制理论的发展使得对挖掘机关节运动的有效控制成为可能。在这种背景下,本文设计了一种带有死区补偿的模糊PD控制器对挖掘机关节运动进行控制。本文的主要工作如下:首先,分析液压挖掘机的工作特点,将挖掘机液压机械臂模型简化为阀控液压缸模型,对其进行建模。基于多路阀压力—流量方程,非对称液压缸连续流量方程与液压缸力平衡方程建立非线性模型。使用拉氏变换将微分方程组进行线性化,得到从多路阀阀芯位移至液压缸伸长量之间的传递函数。其次,设计PD控制器,设计多路阀死区补偿环节,并使用遗传算法对PD控制器的两个参数进行整定。使用建立的非线性模型与整定之后的PD控制器在MATLAB中进行闭环控制仿真。再次,将模糊控制器与有死区补偿的PD控制器结合,设计了一种带有死区补偿环节的模糊PD控制器,同样使用非线性模型进行闭环控制仿真,将得到的结果与PD仿真中得到的结果进行对比,实验结果表明在对于单关节液压缸运动控制中模糊PD控制的效果优于PD控制。最后对实验平台进行改装,加装自制阀块与传感器并编写上位机信息采集软件程序,进行闭环控制实验并验证控制算法的有效性。