小型液压挖掘机是一种广泛应用于城乡建设的工程机械。传统型的小型液压挖掘机的作业过程是多机构协调动作的过程,需要进行动臂、斗杆、铲斗的多杆复合操作,要求驾驶员有较丰富的操作经验,为了提高机器的操纵性,降低驾驶员的劳动强度,使操作更简便、更好地完成工作的需要,针对小型液压挖掘机复杂的操作系统,研究开发了一种小型液压挖掘机单杆操作系统,对提高其整机性能具有极其重要的意义。本文首先综述了国内外液压挖掘机的发展现状和趋势,分析了液压挖掘机的机构及工作原理,研究了反铲工作装置结构组成和工作特点;分别对动臂、斗杆和铲斗三部分进行了固定坐标系下的运动分析,得到了相应的运动方程。在对小型液压挖掘机工作过程和机构运动分析的基础上,提出了单杆操作系统。该控制系统分为硬件和软件两部分,硬件部分由液压系统、传感器部分、控制器部分等组成。硬件设计以单片机MSP430F149为控制核心,采用传感器采集控制所需信息,配以电液控制阀,实现单杆操作的挖掘方式,使操作简便省力并完成挖掘工作。在控制系统硬件设计过程中,完成了液压系统回路设计分析及相关元件的确定、控制器、信号采集器件等的选择;电源模块的设计、最小系统的设计、外围信号采集、功率驱动电路的设计,并且对所有模块作为一个整体进行了论述。在软件设计过程中完成了控制系统的主控制算法的研究,确定了软件结构和组成;确定了采样周期、设计了主控制模块和辅助控制模块滤波模块;为了提高系统运行的稳性,提出了一些系统抗干扰的措施。本研究在将液压技术和单片机控制相结合,实现小型挖掘机单杆操作方面有一定的创新。在硬件和软件设计完成的基础之上,提出了本论文的不足之处和有待改进的地方,并对课题进行了展望。