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龙图腾网获悉国机重工集团常林有限公司申请的专利一种挖掘机的运动轨迹自动控制方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115748853B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211487610.X，技术领域涉及：E02F3/42；该发明授权一种挖掘机的运动轨迹自动控制方法及系统是由刘凯磊;黄鸣辉;刘浩;周有明;强红宾;康绍鹏;杨静;刘海星设计研发完成，并于2022-11-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种挖掘机的运动轨迹自动控制方法及系统在说明书摘要公布了：本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种挖掘机的运动轨迹自动控制方法及系统，包括：采集动臂液压缸活塞杆位移、斗杆液压缸活塞杆位移和铲斗液压缸活塞杆位移数据；将位移数据和角位移数据进行互转；通过PID算法根据挖掘机期望角位移和实时角位移的差值对挖掘机的活塞杆进行补偿，并转为补偿电流信号输出给控制阀；在自动挖掘轨迹过程中，根据曲线分析动态特性和稳定特性，利用PD控制算法对塞杆位移进行判断，根据判断结果执行后续作业。本发明基于动力学模型的挖掘机进行深入可靠的轨迹控制算法研究，不仅能够实现挖掘机自动挖掘，而且能够缓解各关节产生较大的冲击，提升了轨迹的可执行性，使得挖掘机自动挖掘轨迹能够稳定精确运动。

本发明授权一种挖掘机的运动轨迹自动控制方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种挖掘机的运动轨迹自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、通过动臂位移传感器、斗杆位移传感器和铲斗位移传感器分别采集动臂液压缸活塞杆位移、斗杆液压缸活塞杆位移和铲斗液压缸活塞杆位移数据； 步骤二、通过位移和角位移转换算法，将位移数据和角位移数据进行互转； 位移和角位移转换算法包括：动臂液压缸活塞杆位移S1与角位移θ1、斗杆液压缸活塞杆位移S2与角位移β2和铲斗液压缸活塞杆位移S3与角位移β3； 步骤三、通过PID算法根据挖掘机期望角位移和实时角位移的差值对挖掘机的活塞杆进行补偿，并转为补偿电流信号输出给控制阀，驱动液压缸的活塞杆进行补偿运动，减小实时角位移与期望角位移的差值； 步骤三具体包括： 步骤31、将动臂位移传感器、斗杆位移传感器和铲斗位移传感器检测到的动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸的活塞杆实时位移值转换为实时角位移； 步骤32、根据期望角位移确定动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸的活塞杆目标位移值，目标位移值与通过动臂位移传感器、斗杆位移传感器和铲斗位移传感器检测到的实时位移值作差，并进行PID运算； 步骤33、将PID控制量转换为电流信号输出给动臂控制阀、斗杆控制阀和铲斗控制阀，进而驱动动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸的活塞杆进行补偿运动； 步骤四、在自动挖掘轨迹过程中，根据曲线分析动态特性和稳定特性，利用PD控制算法对活塞杆位移进行判断，根据判断结果执行后续作业； 步骤四具体包括： 步骤41、根据牛顿-欧拉动态平衡法的动力学方程，将动臂位移传感器、斗杆位移传感器和铲斗位移传感器检测到的实际位移值写入PLC控制器并转化成相应的角位移，计算出Mq、和Gq的估计值和并通过作为新的输入量来考虑非线性反馈控制律； 步骤42、计算轨迹误差，通过设定权重KP和KV使轨迹误差收敛； 轨迹误差的公式： 得到： 其中，e为理论角位移qd与实际角位移q的误差值，理论角速度与实际角速度的误差值，为理论角加速度KP、KV为权重值。

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