本文主要针对国内现有的以柴油机为动力机的液压钻机普遍存在的载荷变化大、工作环境恶劣而引起的功率利用率低，效率低下等突出问题，以提高液压钻机的功率利用率、降低能耗损失为目的，围绕液压钻机节能控制的理论与试验进行研究。主要内容如下：1．综述讲述了进行液压钻机节能课题研究的目的和意义。全面分析了液压钻机能量损失的原因。指明我国钻机节能研究普遍落后于发达国家，说明了进行液压钻机节能研究的必要性和可行性。2．分工况动力模式控制系统分析了造成液压钻机能量损失的三种主要原因。论述了发动机的工作特性，阐明了发动机与变量泵的匹配原则。提出了新的动力模式控制系统及节能控制理论，以此作为本文液压钻机节能控制系统的理论依据和研究方向。3．控制系统硬件设计以提出的液压钻机节能控制理论为指导，进行了节能控制系统的硬件设计，主要包括发动机控制、变量泵控制（主控部分）、传感器、功率放大以及执行器等几个部分。对于发动机控制部分，详细讲述了采用位置闭环控制的发动机电控单元的几个主要组成部分：微控制器、隔离电路、功率放大电路、油门执行器和信号调理电路等。阐明了各部分的实现原理、功能及硬件电路的组成。对于变量泵控制部分（主控部分），采用了转速感应闭环控制。本部分作为系统最重要的组成部分，将其分为：计算机主机系统、输入输出模/数（数/模）转换系统、加载系统、变量调节系统、压力测量系统与信号放大环节以及转速测量系统等多个系统进行了详细的阐述，并说明了各部分的功能、原理以及所用电路的组成。4．节能系统算法研究与软件开发介绍模糊控制的理论基础，根据液压钻机的作业情况和液压钻机的系统特点，首先根据常规使用的模糊控制查表法，得出控制过程中使用的查询表格。最后根据转速误差和误差变化率在不同的状态下所需要的不同加<WP=94>权量，利用带智能权函数的解析描述型模糊控制规则的理论，根据发动机转速的变化来动态调整泵的排量，从而改变泵的吸收扭矩，实现泵和发动机的功率匹配控制，不但使变量泵的排量根据负载的变化而改变，同时达到稳定发动机转速的目的。说明了在控制系统中如何选择采样周期（香农采样定理）。建立了油门控制系统的数学模型，推导了油门控制系统的传递函数，借助于Matlab研究了油门控制系统开环传递函数的根轨迹及其对阶跃信号的响应，指出系统的不稳定性。提出在系统的开环传递函数前加上串联校正，以获得满意的动态特性与静态特性。详细阐述了目前工业控制中普遍应用的PID闭环控制系统，说明了位置式PID和增量式PID的计算机实现原理及方法，同时指出了系统控制性能评价指标，阐述了普通的PID控制方法的局限性，提出了基于普通PID控制方法的积分分离PID控制方法。5．节能控制系统台架试验阐明了钻机节能试验的目的及试验测试的内容，介绍了节能控制试验台的构成及试验中使用的仪器，阐述了试验中使用的软件、数据处理及抗干扰的方法。详细叙述了控制系统执行机构主要是油门执行机构及液压泵变量执行机构的检验试验、测量系统的可靠性检验及各物理量的标定试验及钻机节能控制系统性能试验所使用的软件及各项试验的试验结果。在钻机节能控制系统性能试验中，通过电控溢流阀给变量泵加载来模拟钻机实际工作过程，性能试验证明了本文所提出的理论及所采用的方法的可行性和可靠性。总之，文中提出的全液压钻机节能理论和方法可行，建立的钻机节能控制系统能够完成对系统的实时检测与控制。这对于提高我国液压钻机的自动化程度、提高动力性与经济性、市场竞争力及节约能源，都具有十分重要的理论意义和应用价值。