液压挖掘机是目前在工程建设中使用量最大的工程机械之一,在工程建设中发挥着很大的作用。随着挖掘机工作要求不断提高,作业对象和周边环境变得复杂多样,挖掘机智能化成为了工程机械研究中的热点问题,其中,挖掘机的轨迹规划及综合优化和控制算法的研究是其智能化的关键技术之一。本文旨在进一步提升挖掘机的自主作业能力,重点研究挖掘机机械臂运动轨迹的规划和运动控制,首先对机械臂进行运动学建模和正逆求解。在此基础上,提出了利用粒子群算法和几何法求解挖掘机机械臂的逆解的问题,并比较了两种求解方法的优缺点,重点研究了挖掘机在挖掘过程中的轨迹规划的问题,讨论了6种不同插值方法在轨迹规划中的优点和缺点,提出了基于时间和冲击最优化数学模型两种优化模型,并利用差分进化算法、遗传算法、遗传模拟退火算法和NSGA-Ⅱ算法进行了优化,解决了基于两种优化模型下的最优解的问题,得到5次非均匀B样条曲线在保证速度和加速度约束的前提下,时间大概在15s到16s之间就可以满足条件。针对挖掘机机械臂进行了液压仿真分析,分析了挖掘机在作业时各缸的压力、流量的变化曲线图,得到了PID控制下挖掘机机械臂自主作业时各缸位移跟踪曲线。在三维建模软件中建立了挖掘机实体,在ADAMS软件中添加约束副,利用SIMULINK建立PID控制器和模糊PID控制器,联合ADAMS中的添加好约束副的挖掘机机械臂模型,完成了运动学控制的仿真,得到了两种控制策略下的阶跃响应曲线,对于非线性较大的挖掘机机械臂控制对象,模糊PID控制器具有更优的鲁棒性和良好的自适应性。