传统工程机械存在能耗高、噪音大和油液污染严重等亟需解决的问题,其新能源化、节能化、绿色化成为必然的发展趋势。传统工程机械中广泛应用的内燃机和阀控系统存在效率低、维护成本高等缺点,而液压直驱泵控电液伺服系统具有带载能力强、效率高、结构紧凑等优点,且已成功应用于工业领域。因此,开展直驱泵控液压系统在电驱动液压挖掘机上的应用研究,具有重要的学术价值与应用意义。论文以实验室1吨微型挖掘机作为研究对象,主要研究内容如下:(1)运用三维坐标扫描仪对液压挖掘机进行三维扫描,使用Geomagic Design X和Pro/Engineer进行正逆向混合建模获得整机三维模型,基于Adams的多体动力学建模与仿真验证了机械结构模型准确性。(2)基于泵控液压系统原理分析,提出了变转速伺服电机驱动双向定量泵的挖掘机液压系统方案,对该系统主要元件伺服电机和定量泵等进行参数匹配,建立了液压系统数学模型。(3)运用MATLAB搭建挖掘机工作装置泵控和阀控系统的机电液联合仿真模型(包括液压系统、工作装置、伺服电机、控制系统等)。为了改善泵控差动缸系统动态特性,在PID速度反馈控制的基础上加入了速度前馈控制。在典型循环工况下进行仿真,分析比较挖掘机泵控系统和阀控系统的控制性能以及能耗特性。(4)针对液压系统的非线性、时滞性等特点,以动臂的变转速泵控液压系统为研究对象,建立其状态空间模型并进行了稳定性分析,在此基础上设计了BP神经网络PID控制器,仿真分析表明了应用该控制器的变转速泵控液压系统具有良好的动态响应特性。仿真结果表明,在典型挖掘循环工况下,泵控和阀控系统的控制性能基本相当,但变转速泵控系统比阀控系统节省能量14.3k J,效率提高46.2%,节能效果显著。在控制性能满足挖掘机使用场景要求下,变转速泵控系统应用于电驱动液压挖掘机是一种切实可行的方案。