液压支架作为煤矿综采工作面机械化开采的关键设备之一,主要负责工作面顶板支护和自主跟随采煤机作业,其中,自主跟机过程中移架和推移刮板输送机是两个重要作业工序,且在智能化工作面,如何保证最终移刮板输送机的位置直线度是关系智能化综采能否顺利推进的关键所在。由于液压支架推溜油缸的负载十分复杂,相邻推溜油缸之间又存在耦合关系,使得对推溜油缸的精确控制十分困难。综采工作面的位置直线度要求为50 mm,但是目前的技术水平难以满足这一要求,这限制了我国井下无人化或少人化智能开采的开展。关键原因之一是国内外对于液压支架群多缸协同系统的研究尚不成熟,缺少对多推移油缸系统的位置控制策略研究,因此针对液压支架群还有许多关键技术有待深入研究。本文在国家自然科学基金联合基金项目“井下高压大流量高水基数字阀及其控制方法研究”（项目编号:U1910212）的资助下,综合考虑了液压支架群在拉架和推溜过程中多推移油缸之间的协同关系,以提高多缸协同系统位置控制精度为目的,综合运用系统非线性动力学理论、液压传动理论以及非线性控制理论等,深入开展了多缸协同系统的位置控制策略的理论与试验研究,为液压支架群多推移油缸的协同控制和工作面刮板输送机的直线度控制提供了重要理论支持和技术手段。论文的主要工作和研究成果如下:（1）介绍了本文研究的液压支架群多缸协同系统的组成和工作原理,结合多缸协同系统在拉架和推溜过程中不同工况,建立了多缸协同系统的状态空间模型;利用AMESim软件搭建了以ZY3200/08/18D型掩护式液压支架的电液控制系统为参考的物理模型;利用MATLAB/Simulink软件对所设计的多缸协同系统位置控制方法进行源程序编写;通过联合仿真为后续多缸协同系统位置控制方法的理论初步验证奠定了基础。（2）针对液压支架群多缸协同系统拉架过程,分析了顺序拉架、交错拉架和成组拉架三种不同拉架方式下的推移油缸动作情况;设计了非线性干扰观测器进行集成力扰动的估计;针对顺序拉架方式,提出了位置受限鲁棒反步控制方法;针对交错拉架和成组拉架方式,基于等从同步控制策略,提出了位置速度双受限鲁棒反步控制方法,结合动态面理论简化了控制器的设计过程,并利用障碍李雅普诺夫理论证明了控制器的稳定性;仿真结果表明:非线性干扰观测器能准确地对集成力扰动进行估计和补偿,输出状态受限方法有效提高了多缸同步拉架的位置精度和同步精度。（3）针对液压支架群多缸协同系统推溜过程,分析了相邻推移油缸的耦合作用关系,定义了阈值函数,建立了多缸协同系统分时推溜的模型;设计了耦合干扰观测器对耦合多缸系统的集成扰动力进行估计,设计了赫尔维茨矩阵中的各项耦合增益,并进行了观测器的稳定性证明;提出了多缸协同推溜系统的分时鲁棒反步控制器,设计了权值分配的方法对期望轨迹和前一个动作油缸的轨迹进行综合跟踪,建立了相邻油缸之间的位移耦合控制方法,并结合相邻油缸之间的位移差和速度差来对多缸协同系统的控制性能进行综合评价;仿真结果表明:耦合干扰观测器能对多缸耦合分时运动系统的集成扰动力进行准确估计,所设计的分时鲁棒反步控制器提高了多缸位置控制精度,同时减弱了耦合力的负面作用。（4）针对液压支架群多缸协同系统只有位置输出信号可测的情况,建立了多缸协同系统的布鲁诺夫斯基模型;设计了高阶滑模状态观测器,利用位置信号对其他系统状态进行估计;设计了径向基神经网络干扰观测器对多缸同步拉架系统的集成扰动力进行估计;设计了径向基神经网络逼近器对多缸分时推溜系统的非线性函数进行估计;结合状态观测器和干扰观测器,提出了多缸协同系统位置输出控制策略,并验证了其稳定性;仿真结果表明:高阶滑模状态观测器能对系统状态进行准确的估计,神经网络逼近器能对系统的非线性函数进行准确估计,而且解决了两者之间的耦合关系,提高了输出控制的控制精度。（5）为了进一步验证所设计的多缸协同系统控制策略的有效性,搭建基于xPC/Target快速原型技术的三缸协同控制试验台,并设计了三缸加载系统模拟相邻推移油缸受到的不同加载力。实验结果表明:本文设计的位置速度双受限等从同步控制策略在拉架时的跟踪误差仅有1 mm,同步误差为0.8 mm;所设计的基于权值分配的分时推溜控制策略的最大跟踪误差约为2 mm,终止误差分别为1mm、1.8 mm和2 mm;所设计的输出控制器的拉架同步精度基本稳定在1 mm左右,推溜的终止误差约为0.5 mm。与常见的对比控制器相比,本文提出多缸协同控制策略,在拉架过程、推溜过程以及输出控制方面都有更高的位置精度,有利于提高工作面直线度,为实现井下无人化或少人化的智能开采提供了理论和技术支持。该论文有图92幅,表4个,参考文献166篇。