全断面硬岩掘进机(TBM)是针对硬岩地质而研发的一种大型挖掘设备。其工作环境复杂,负载随机性大。由此产生的一系列非线性、不确定性等因素严重制约了电液伺服系统控制性能的提升。加之液压系统具有变增益、摩擦、时变参数等本质非线性特性,易受负载与运动等强干扰。以上问题大大地限制了对掘进机性能的开发。而传统的控制器惯于将系统线性化且以稳定性为目的的设计过于保守。全断面硬岩掘进机的轨迹跟踪控制主要涉及姿态调整和推进两方面。推进和姿态调整均以液压系统的驱动来完成。针对推进系统推进速度与负载变化不匹配,提出一种面向模型不确定性的电液伺服系统自适应鲁棒控制器,能够实现对推进速度的平稳控制。另外,对于掘进姿态控制,本文所涉及的掘进机结构不同于传统设计,故建立了位姿系统数学模型,推导出掘进机偏转角度与撑靴动作幅度间关系的具体计算公式,并且综合考虑推进过程中推进力对位子系统的影响。基于此,提出一种基于LuGre摩擦力模型的低速伺服控制器,实现对掘进机掘进姿态的精确控制。对于以上设计,采用AMESim建立液压系统模型,MATLAB设计控制器进行联合仿真。仿真证明,以上控制器可以精确控制系统推进速度以及偏转角度。经实验验证,控制器可以有效提高掘进机推进系统稳定性以及位姿控制的精确性。提高了隧道施工整体效率。