全断面掘进机（full face hard rock Tunnel Boring Machine，TBM）是大规模的现代化装备，集电气、液压、机械、控制于一体，专门用于岩石环境状况下的隧道挖掘。毫无疑问，硬岩掘进机是目前为止最有希望以及最有竞争力的地下空间挖掘以及利用的方法。硬岩掘进机具有开挖速度快、相对成本较低、安全性较高、可靠性高、对周围环境影响小以及高度的自动化等优点，因此它变成了一个重要的地下隧道挖掘工具。但是，目前硬岩掘进机在施工过程中的操作，很大部分依赖于工程人员,存在效率低，误差大等一些缺点。本文以硬岩掘进机掘进过程中的轨迹控制为研究对象，主要研究内容如下：　　首先，分析硬岩掘进机的液压推进系统。液压推进系统承载着掘进机过程中的推力，可以调整掘进的轨迹与姿态。文中主要分析研究液压推进系统中的比例溢流阀、比例调速阀、液压缸、以及等效负载的数学模型，建立了液压推进系统的动态数学模型，并且在Matlab/Simulink中搭建了仿真模块。同时由于液压推进系统中存在的非线性问题，常规控制系统的效果不太理想，采用了模糊控制技术，解决了液压推进系统中的压力速度混合控制问题。　　然后，分析硬岩掘进机的位姿动态模型。硬岩掘进机的位姿动态模型，关系着硬岩掘进机的轨迹纠偏。通过对硬岩掘进机的分析，引入地理坐标系与机身坐标系，分别建立了硬岩掘进机的加速度方程、动量矩方程、运动学方程以及姿态方程。由于位姿模型的非线性与复杂性，设定控制算法的时候对模型进行了一定的简化。采用最优控制技术与 PID技术相结合，研究了硬岩掘进机的轨迹纠偏。　　最后，进行硬岩掘进机轨迹规划与上位机开发。上位机软件显示掘进机的位置，姿态，液压系统推力等实时信息。当硬岩掘进机偏离设定轨迹时，进行轨迹规划。同时根据规划的轨迹与位姿控制算法，计算液压推进系统各个分区的推力。通过上位机软件显示各个分区的参考压力，从而使掘进机调整到设定轨迹中。