旋挖钻机是一种大功率设备,其节能性的好坏直接影响了设备使用的经济性和可靠性。本文以SWDM-20旋挖钻机为研究对象,针对发动机、变量泵和负载的协调匹配进行理论与试验研究。主要完成的工作如下:1、论述了国内外旋挖钻机系统匹配与控制的研究现状,分析了旋挖钻机钻孔作业工艺、工况特点,并通过分析驱动钻杆动作的动力头系统的主要能量损失,把减少动力匹配不合理所造成的损失作为工作的重点。2、分析了发动机油耗和转速波动频率、幅值之间的关系。针对负载变化对发动机性能的影响,采用发动机转速感应控制和调速器控制相协调的方式,实现了发动机的变功率调节,使发动机输出功率与负载达到协调匹配。对发动机的转速感应控制采用带死区的PID控制算法,既减少了对发动机油门的频繁调节又避免了发动机转速的剧烈波动,建立了发动机和油门执行器的数学模型。3、应用转速感应控制和变量泵极限负荷控制相协调的方法,消除了发动机的功率储备,有效利用了发动机功率,实现了发动机与变量泵动力传递时的功率匹配。基于A8V0变量泵的系统调节机理分析,实现了发动机-变量泵的转速感应极限负荷控制。4、针对转速感应极限负荷控制性能的提高,采用了模糊自整定PID控制算法。建立系统的AMESim实体模型,并应用MATLAB-Fuzzy工具箱设计了模糊PID控制器。对模糊PID控制系统进行AMESim和MATLAB仿真研究,证明了模糊PID控制的优越性,给出了模糊控制参数K_P、K_I、K_D的基准值,结合量化因子对动态性能的影响分析,优化了输入量E、EC的量化因子。5、以SWDM-20型旋挖钻机为试验平台,对节能控制系统进行试验分析,验证了发动机-变量泵-负载功率协调匹配方法的有效性。