以某移动式煤炭采样车工作装置整体为研究对象，利用SolidWorks建立了工作装置整体三维模型，通过与ANSYS的程序接口将模型导入，在对煤炭采样车3种典型工况分析基础上，结合有限元理论建立了工作装置整体耦合有限元模型，准确模拟工作装置间的销轴连接和液压缸连接，对工作装置进行了强度、变形和模态分析，并结合产品对分析结果进行对比验证。分析结果表明，采用整体集成有限元分析法极大的减小因边界条件及载荷难以确定而造成的计算误差，进一步可以指导工作装置的改进设计。

为研究关节式双动火车煤采样机工作装置的动应力特性，保证其工作的可靠性，根据实际采样要求，设计了一条采样头末端点的运动轨迹，采用解析几何法建立了工作装置的运动学正、逆解模型，以MATLAB计算得到的旋转马达角位移、液压缸位移与插入阻力为驱动，在ADAMS中对双动采样过程进行仿真，得出工作装置在采样过程中所受载荷随时间的变化曲线，将动态载荷作为负载，利用ANSYS Workbench进行瞬态动力学分析，得到工作装置的动应力特性。结果表明，工作装置在整个采样过程中满足强度要求，可为结构的优化设计提供理论依据，并对分析实际工况和受力情况复杂的机构强度有一定的指导意义。

针对传统液压实验台采用继电器等元件作为控制系统的控制元件，存在可靠性低、实验程序不易实现且灵活性差等缺点，在介绍该液压实验系统构成、工作原理及功能的基础上，给出了该实验系统的PLC控制方案，重点阐述了PLC控制系统的设计和实现过程。

为了大幅提高采样效率和采样设备的自动化程度,机械手必须边行走边采样,即双动采样。针对四自由度关节式液压采样机械手实现双动采样要求的复杂轨迹控制,研究了一种适合C240运动控制器编程使用的简便的运动反求方法和用于多轴同步控制的虚拟主轴法,解决了控制器在运行模式下自动生成控制曲线的问题,为采样机械手适应复杂多变的轨迹控制提供了一条有效解决途径,提高了采样机械手的智能化程度。此法在样机上得到了验证,它也适用于通用机械手的智能运动控制。

针对液压电磁比例方向阀存在死区的特性影响控制稳定性和动态性，对比例方向阀的特性进行了实验测定，得到了比例方向阀较准确的特性曲线。根据实验曲线对测试结果进行了分析，提出了一种利用实测的阀的特性曲线作为控制补偿曲线，并基于某公司运动控制器C240的电液比例方向控制的调节方法。实验表明，采用该方法实现的闭环液压轴位置控制，工作可靠，具有较快的稳定速度和较高的控制精度。

针对液压机械手流量和压力分配以及负载变化，对流量的影响问题进行了深入地研究，提出了一种节能控制的方法——负载敏感控制。阐述了负载敏感液压系统的构成和工作原理，建立了负载敏感多路阀、负载敏感泵和机械手液压系统的AMESim模型。通过对系统的仿真研究证明，机械手在连续轨迹动作时，5个回路之间的流量不受影响，同时也不受负载变化的影响；系统压力和回路中最大压力的压差保持不变，且系统有明显的节能作用。

以自行设计的多自由度液压钻孔机械手的液压系统为研究对象，重点研究了机械手钻头夹持部位的阀控液压缸系统，建立了液压系统动态仿真模型。详细介绍了利用Simulink对液压系统的动态特性进行仿真的方法。针对机械手电液伺服系统设计了电液比例伺服控制系统数字校正环节，仿真验证了建模分析的正确性以及PID参数选择的合理性。

作者在使用液压二位三通电磁换向阀的过程中发现阀的换向性能无法达到产品说明书的规定遂对其故障现象及机理进行了深入地分析研究找出了问题所在并对其进行了改装试验证明效果良好。