随着人工智能的发展,液压挖掘机的智能化也在快速发展,这会很大程度地提高了挖掘机的工作效率并且降低了劳动强度和劳动成本,挖掘机还可以平稳高效的完成许多危险动作并且在危险场合作业。本课题借助实验室的小型挖掘机建模,旨在通过挖掘机模型分析为研发和生产提供方法依据,并且对比仿真分析性能指标,设计出一种更合理的挖掘机轨迹高性能控制器。研究内容主要包括挖掘机刚柔耦合分析,并且在其基础上进行控制系统建模,然后设计两类控制器,完成性能指标的对比仿真分析。在刚体动力学仿真分析的基础上,进行相应工作循环历程分析,结果表明驱动函数的合理性,给出相应力和力矩载荷时间历程,为后续有限元分析做准备。在刚柔耦合仿真分析的基础上,对比刚体分析得到研究柔性变形的必要性的结论,分析最大应力的载荷时间历程,用来校核材料强度和安全系数,给出应力云图得到危险部位,为挖掘机研发生产以及后续的优化改进提供更好的依据。在挖掘机刚柔耦合分析之前,给出位姿数学模型和虚拟样机模型的正确性验证方法,并且给出相应的理论基础,在刚柔耦合模型基础上系统辨识数据拟合出机械结构环节的传递函数,然后再分析其余各环节数学模型。为实现计算机数字控制,为后续控制器函数编写作准备,离散化系统的连续传函,求取其脉冲传函和差分方程。分析出原控制系统的性能不足点之后,为了改善控制性能,在离散化的传函基础上,设计积分分离数字PID控制器和改进算法的BP-PID控制器,设计出算法流程后在MATLAB软件中编写控制算法的S函数,完成控制器的参数整定及仿真。对比分析两种控制器本身以及与原控制系统对比的快速性、稳定性和准确性的性能指标,结果表明改进的BP-PID控制器的控制效果最佳且具有系统参数的自适应性。