滚筒式采煤机具有破煤能力强、产量高等特点,提高了煤炭开采的机械化水平。采煤机传统形式的截割传动系统布置于摇臂内部,在工作过程中,摇臂箱体变形引起齿轮齿向载荷分布不均,易导致传动系统破坏。为提高截割传动系统的可靠性,提出了结构紧凑、可布置于滚筒内部的机电短程截割传动系统。新系统采用多个动力源,通过耦合轮系汇集多个动力源的动力,经行星轮系减速后驱动滚筒转动。机电短程截割传动系统的动态性能,尤其是多个传动路线间的均载性能,影响系统的承载能力,同时也需兼顾煤炭开采过程中的滚筒截割性能,保证采煤机的可靠运行和高效生产。本文依托国家重点基础研究发展计划项目“深部危险煤层无人采掘装备关键基础研究”（项目编号:2014CB046300）的课题四“重载突变工况的高效动力传递原理及自适应控制方法”（课题编号:2014CB046304）,以提高机电短程截割传动系统承载能力和采煤机综合性能为目标,开展了机电短程截割传动系统性能的影响因素及其控制研究和采煤机综合性能优化研究。主要研究内容如下:（1）针对采煤机摇臂箱体变形导致截割传动系统破坏的问题,提出了由三台电机、耦合轮系和行星轮系构成的机电短程截割传动系统方案,新系统采用三个并行的传动路线以提高功率密度,布置于滚筒内部可避免摇臂箱体变形的影响。以MG300/700型采煤机为应用对象,匹配了机电短程截割传动系统的参数。在此基础上,建立了直接转矩控制系统模型和电动机动态模型,采用集中参数法建立了耦合轮系和行星轮系的平移-扭转动力学模型,通过部件之间连接轴的模型将电动机、耦合轮系和行星轮系的模型联立,获得了短程截割传动系统的机电耦合模型,为系统均载和动态特性研究奠定了基础。（2）针对机电短程截割传动系统耦合轮系三个输入不同步的现象,分析了引起耦合轮系输入转速不同步和输入转矩不同步的原因,研究了这两种不同步现象对机电短程截割传动系统均载和动态性能的影响,获得了转速同步误差和转矩同步误差对系统性能的影响规律,并进行了对比分析,为提高机电短程截割传动系统性能的研究提供了依据。（3）针对耦合轮系输入转速不同步影响机电短程截割传动系统均载和动态性能的问题,通过引入虚拟阻尼抑制了转速波动幅度。为避免虚拟阻尼受制于系统参数设计的不足,进行了转速同步控制研究,以耦合轮系啮合线上相对速度和相对位移为反馈量,通过电机转矩补偿使耦合轮系三个输入转速趋于一致,并基于李雅普诺夫稳定性理论获得了转速同步控制器参数的设计准则。为提高转速同步控制器对不同工况的适应能力,采用增益调节实现了控制器参数随负载自动调整。通过提高输入转速同步程度,改善了机电短程截割传动系统的均载和动态性能。（4）在分析采煤机滚筒转速和牵引速度对机电短程截割传动系统载荷和滚筒截割性能影响规律的基础上,建立了综合考虑机电短程截割传动系统载荷（行星轮系动态啮合力均值）、块煤率和生产率的多目标优化模型,在采煤机运行过程中,根据截割工况优化调节滚筒转速和牵引速度,进行采煤机截割-牵引联合调速;最后,将截割-牵引联合调速和转速同步控制相结合,进行采煤机综合控制;为采煤机的可靠运行和高效生产提供了支撑。（5）搭建了机电短程截割传动系统的实验台架,开发了数据采集与控制系统。分析了实验台架中耦合轮系输入转速不同步的特征,开展了机电短程截割传动系统动力学模型验证实验、转速同步控制实验和采煤机调速实验,验证了所建立的机电耦合模型和理论分析结果的正确性。