多自由度可控机构由多个伺服电机和相应自由度的机构组成。它的多个原动件决定了它的输出运动,因此通过适当的控制程序就可以实现复杂的运动规律,改变控制程序就可以改变机构的输出运动,即实现输出的柔性化。又因为该机构的电机都装在机架上,避免了安装在铰链上所引起的机械臂转动惯量过大的问题。因此将多自由度可控机构应用于挖掘机等工程机械,将可能产生一种新型的挖掘机,该种多自由度可控机构新型机械式挖掘机即能灵活的实现各种挖掘动作又能避免传统液压式挖掘机零件寿命不长、易漏油等问题。而良好的控制系统是提高多自由度可控机构工作精度的关键,本文以该种新型挖掘机为研究对象,对其控制系统进行了设计,具体工作内容如下:　　 运用闭环矢量法建立了新型可控挖掘机的运动学模型,在此基础上运用拉格朗日法建立了其刚体动力学模型并进行了仿真分析,为该挖掘机驱动电机选型以及控制系统的设计提供了必要的依据。　　 在机构运动学和动力学建模分析的基础上,结合挖掘机完成典型挖掘动作的要求,确定了三台驱动电机的型号,选取了相应的运动控制卡,并设计了新型挖掘机的电气控制柜;采用Visual C++语言开发了其控制软件,完成了新型可控挖掘机控制系统的搭建。针对典型挖掘轨迹结合新型可控挖掘机小型样机进行了挖掘实验,实验结果验证了控制系统搭建的正确性。　　 针对新型可控挖掘机构半闭环控制系统的控制策略进行研究,建立了交流伺服电机及其驱动器的数学模型,运用模糊算法设计了一种模糊-PID双模控制器和一种模糊自适应PID控制器,将它们运用到对交流伺服电机输出规律的控制上,并对两种控制器的控制效果进行了仿真分析。仿真结果表明,相比于经典PID控制器,两种基于模糊算法的控制器在动、静态特性上都有显著提高,使系统获得了更好的性能,最后考虑到模糊自适应PID控制器超调量较大不符合设计目标,且其运算量过大对硬件要求更高的问题,选择模糊-PID双模控制器对新型可控挖掘机构进行控制,以满足系统的控制要求。