BR102022011391A2

BR102022011391A2 - Método para ajustar automaticamente a posição de um implemento e sistema para controlar a operação de um veículo de trabalho

Info

Publication number: BR102022011391A2
Application number: BR102022011391-2A
Authority: BR
Inventors: Navneet Gulati; Aditya Singh; Duqiang Wu
Original assignee: Cnh Industrial America Llc
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2022-06-09
Publication date: 2023-01-24
Also published as: EP4105388A1; CN115479063A; US11549236B1; US20230106480A1; US20220403623A1

Abstract

Um método (300) para ajustar automaticamente a posição de um implemento (32) de um conjunto de elevação (22) de um veículo de trabalho (10), sendo que o método inclui determinar um ângulo de transição de inclinação da lança para o conjunto de elevação (32), determinar um sinal de controle de circuito fechado associado ao controle do movimento do implemento (32) com base, pelo menos em parte, no ângulo de transição de inclinação da lança, gerando um sinal de comando de válvula com base, pelo menos em parte, no sinal de controle de circuito fechado, e controlar a operação de pelo menos uma válvula (116, 118) associada ao implemento (32) com base, pelo menos em parte, no sinal de comando de válvula para manter o implemento (32) em um ângulo alvo enquanto uma lança (24) do conjunto de elevação (22) está sendo movida ao longo de uma faixa de deslocamento da lança.

Description

MÉTODO PARA AJUSTAR AUTOMATICAMENTE A POSIÇÃO DE UM IMPLEMENTO E SISTEMA PARA CONTROLAR A OPERAÇÃO DE UM VEÍCULO DE TRABALHO

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se, em geral, a veículos de trabalho e, mais particularmente, a sistemas e métodos para ajustar automaticamente a orientação ou posição angular de um implemento de um veículo de trabalho utilizando um controle de circuito fechado, de modo a fornecer a funcionalidade de autonivelamento bidirecional à medida que a lança ou os braços da carregadeira do veículo estão sendo movidos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os veículos de trabalho com conjuntos de elevação, como, por exemplo, pás carregadoras com direção diferencial (minicarregadeiras), manipuladores telescópicos, carregadeiras de rodas, retroescavadeiras, empilhadeiras, carregadeiras de esteira compactas e similares, são considerados um pilar fundamental no trabalho da construção e indústria. Por exemplo, as pás carregadeiras com direção diferencial normalmente incluem um conjunto de elevação com um par de braços de carregadeira acoplados de forma articulada ao chassi do veículo que podem ser levantados e abaixados ao comando do operador. Além disso, o conjunto de elevação inclui um implemento fixado nas extremidades dos braços de carregadeira, permitindo assim que o implemento seja movido em relação ao solo à medida que os braços de carregadeira são levantados e abaixados. Por exemplo, uma caçamba é frequentemente acoplada aos braços de carregadeira, o que permite que a pá carregadora com direção diferencial seja usada para transportar suprimentos ou material particulado, como cascalho, areia ou sujeira, em torno de um local de trabalho.

[003] Ao usar um veículo de trabalho para realizar uma operação de movimentação de material ou qualquer outra operação adequada, muitas vezes é desejável manter a caçamba do veículo ou outro implemento em uma posição angular constante em relação à superfície de condução do veículo (ou em relação a qualquer outro ponto de referência adequado ou localização) à medida que os braços da carregadeira estão sendo levantados e/ou abaixados. Para obter esse controle, os veículos de trabalho convencionais normalmente dependem de o operador ajustar manualmente a posição do implemento à medida que os braços da carregadeira estão sendo movidos. Infelizmente, essa tarefa costuma ser bastante desafiadora para o operador e pode fazer com que os materiais sejam despejados inadvertidamente a partir do implemento. Para resolver este problema, foram divulgados sistemas de controle que tentam fornecer um algoritmo de controle para manter automaticamente uma posição angular constante do implemento à medida que os braços do carregador do veículo estão sendo movidos. No entanto, tais sistemas de controle automático divulgados anteriormente ainda sofrem de muitas desvantagens, incluindo a baixa capacidade de resposta do sistema e controle de posição do implemento impreciso. Em particular, os sistemas de controle divulgados anteriormente não foram capazes de acomodar adequadamente a não linearidade da dinâmica operacional do conjunto de elevação à medida que os braços de carregadeira estão sendo movidos, fornecendo assim resultados menos do que desejáveis. Isto é particularmente verdadeiro para veículos de trabalho que incluem uma ligação Z-bar (barra Z) entre o cilindro de inclinação e o implemento para ajustar a posição do implemento.

[004] Consequentemente, um sistema e método melhorados para ajustar automaticamente a posição de um implemento de um veículo de trabalho de modo a manter o implemento em uma orientação angular desejada em relação a um determinado ponto de referência seriam bem-vindos na tecnologia.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[005] Aspectos e vantagens da invenção serão apresentados em parte na descrição a seguir, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através da prática da tecnologia.

[006] Em um aspecto, a presente invenção é direcionada a um método para ajustar automaticamente a posição de um implemento de um conjunto de elevação de um veículo de trabalho, em que o conjunto de elevação compreende uma lança acoplada ao implemento. O método inclui determinar, com o sistema de computação, um ângulo de transição de inclinação da lança para o conjunto de elevação que corresponde a uma posição dentro de uma faixa de deslocamento da lança na qual uma direção de movimento do implemento deve ser invertida para manter o implemento em um ângulo desejado (ângulo alvo) do implemento à medida que a lança está sendo movida nessa posição. O método também inclui determinar, com o sistema de computação, um sinal de controle de circuito fechado associado ao movimento de controle do implemento com base, pelo menos em parte, no ângulo de transição de inclinação da lança, gerando, com o sistema de computação, um sinal de comando de válvula baseado pelo menos em parte no sinal de controle de circuito fechado e controlando, com o sistema de computação, uma operação de pelo menos uma válvula associada ao implemento baseado, pelo menos em parte, no sinal de comando da válvula para manter o implemento no ângulo desejado à medida que a lança está sendo movida ao longo da faixa de deslocamento da lança.

[007] Em outro aspecto, a presente invenção é direcionada a um sistema de controle de operação de um veículo de trabalho. O sistema inclui um conjunto de elevação incluindo uma lança e um implemento acoplado à lança. O sistema também inclui pelo menos uma válvula de inclinação em comunicação fluida com um cilindro de inclinação correspondente, com a(s) válvula(s) de inclinação sendo configurada(s) para controlar um fornecimento de fluido hidráulico ao cilindro de inclinação para ajustar uma posição do implemento em relação à lança. Adicionalmente, o sistema inclui um sistema de computação comunicativamente acoplado à(s) válvula(s) de inclinação. O sistema de computação é configurado para receber uma entrada indicativa de um ângulo alvo do implemento no qual o implemento deve ser mantido enquanto a lança está sendo movida ao longo de uma faixa de deslocamento da lança e determinar um ângulo de transição de inclinação da lança para o conjunto de elevação com base, em pelo menos em parte, no ângulo alvo do implemento. O ângulo de transição de inclinação da lança corresponde a uma posição dentro da faixa de deslocamento da lança na qual o cilindro de inclinação deve fazer a transição entre o curso e a redução do curso para manter o implemento no ângulo do implemento desejado enquanto a lança está sendo movida nessa posição. O sistema de computação também é configurado para determinar um sinal de controle de circuito fechado associado ao controle de movimento do implemento com base, pelo menos em parte, no ângulo de transição de inclinação da lança, gerando um sinal de comando de válvula baseado pelo menos em parte no sinal de controle de circuito fechado, e controlando uma operação da(s) válvula(s) de inclinação com base, pelo menos em parte, no sinal de comando da válvula para manter o implemento no ângulo desejado à medida que a lança está sendo movida ao longo da faixa de deslocamento da lança.

[008] Estas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão mais bem compreendidos com referência à descrição e reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram exemplos de realização da tecnologia e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da tecnologia.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[009] Uma divulgação completa e habilitante da presente invenção, incluindo o melhor modo de realização da mesma, direcionada a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às figuras anexas, nas quais: A Figura 1 ilustra uma vista lateral de uma realização de um veículo de trabalho de acordo com aspectos da presente invenção; A Figura 2 ilustra uma vista esquemática de uma realização de um sistema de controle adequado para controlar a operação de vários componentes de um veículo de trabalho de acordo com aspectos da presente invenção, ilustrando particularmente o sistema de controle configurado para controlar vários componentes hidráulicos do veículo de trabalho, como os cilindros hidráulicos do veículo de trabalho; A Figura 3 ilustra uma vista gráfica de um conjunto exemplar de dados que fornece uma curva de controle do cilindro de inclinação para manter um implemento de um veículo de trabalho em um determinado ângulo de implemento alvo à medida que a lança do veículo é movida entre uma extremidade inferior de sua faixa de deslocamento e uma extremidade superior de sua faixa de deslocamento de acordo com aspectos da presente invenção; A Figura 4 ilustra um diagrama de fluxo de uma realização de um algoritmo de controle de circuito fechado que pode ser utilizado pelo sistema de controle mostrado na Figura 2 a fim de manter um implemento de um veículo de trabalho em uma orientação angular constante enquanto a lança do veículo está sendo movida de acordo com aspectos da presente invenção; e A Figura 5 ilustra uma vista gráfica de um exemplo de implementação de uma metodologia de controle de válvula em espera (standby) em que um comando de controle de válvula varia ao longo do tempo ao fazer a transição de uma determinada válvula de um estado aberto para um estado fechado e/ou de um estado fechado para o estado aberto de acordo com aspectos da presente invenção; A Figura 6 ilustra um exemplo de curva de controle da lança para controlar o movimento de uma lança de um veículo de trabalho à medida que ela é elevada de uma extremidade inferior de sua faixa de deslocamento para uma extremidade superior de sua faixa de deslocamento de acordo com aspectos da presente invenção, ilustrando particularmente o comando de controle da válvula de elevação sendo rebaixado em uma taxa variável para diminuir o movimento da lança à medida que ela se aproxima da extremidade superior de sua faixa de deslocamento; e A Figura 7 ilustra um diagrama de fluxo de uma realização de um método para ajustar automaticamente a posição de um implemento de um conjunto de elevação de um veículo de trabalho de acordo com aspectos da presente invenção.

[010] O uso repetido de caracteres de referência no presente relatório descritivo e desenhos destina-se a representar as mesmas características ou elementos análogos da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[011] Agora será feita referência em detalhes às modalidades da presente invenção, um ou mais exemplos das quais são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da presente invenção, não como limitação da invenção. Na verdade, será evidente para aqueles versados na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo ou do espírito da invenção. Por exemplo, os recursos ilustrados ou descritos como parte de uma realização podem ser usados com outra realização para produzir ainda um exemplo de realização adicional. Assim, é pretendido que a presente invenção cubra tais modificações e variações que vêm dentro do escopo das reivindicações anexas e suas equivalentes.

[012] Em geral, a presente invenção é direcionada a sistemas e métodos para ajustar automaticamente a posição de um implemento de um conjunto de elevação de um veículo de trabalho a fim de manter o implemento em uma orientação angular fixa ou constante em relação a um determinado ponto de referência à medida que a lança do conjunto de elevação está sendo elevada ou baixada. Em várias realizações, tal controle da posição do implemento pode ser obtido usando um algoritmo de controle de circuito fechado empregando controle por alimentação direta. De acordo com aspectos da presente invenção, o controle por alimentação direta (ou antecipada) do algoritmo de controle de circuito fechado pode ser configurado para gerar um sinal de saída para ajustar a posição do implemento com base, pelo menos em parte, em um sinal de entrada associado a um ângulo de transição de inclinação da lança do conjunto de elevação. Como será descrito abaixo, o ângulo de transição de inclinação da lança pode corresponder a uma posição dentro da faixa de deslocamento da lança na qual uma direção de movimento do implemento deve ser invertida para manter o implemento em um ângulo alvo do implemento enquanto a lança está sendo movida em tal posição. Por exemplo, quando o movimento do implemento está sendo ajustado por meio de um ou mais cilindros de inclinação, o ângulo de transição de inclinação da lança pode corresponder à posição dentro da faixa de deslocamento da lança na qual o(s) cilindro(s) de inclinação deve(m) fazer a transição entre o acionamento e desacionamento a fim de manter o implemento no ângulo desejado do implemento. Esses sinais de entrada baseados em transição de inclinação podem permitir que o controle por alimentação direta reduza os atrasos do sistema, aumentando assim a capacidade de resposta geral do sistema.

[013] Além disso, em várias realizações, os sistemas e métodos divulgados também podem ser configurados para aplicar uma ou mais funções de controle adicionais para melhorar ainda mais a capacidade de resposta e/ou desempenho geral ao controlar automaticamente a operação do conjunto de elevação do veículo. Por exemplo, em uma realização, um modo de controle de válvula em modo de espera pode ser executado para reduzir a quantidade de movimento brusco ou vibrações à medida que as válvulas hidráulicas associadas estão sendo transitadas entre seus estados aberto e fechado, bem como para aumentar a capacidade de resposta do sistema ao fazer a transição das válvulas do estado fechado para o estado aberto. Além disso, em uma realização, uma ou mais funções de controle de travamento de válvula podem ser aplicadas para minimizar a frequência na qual as válvulas são alternadas entre os estados aberto e fechado em certos casos. Além disso, como será descrito abaixo, um modo de controle de amortecimento da lança pode ser executado para permitir que os comandos de controle da válvula de elevação sejam reduzidos de acordo com uma taxa variável de modo a minimizar a probabilidade de a lança sofrer um forte impacto contra seu limite superior à medida que a lança está sendo movida em direção à extremidade superior de sua faixa de deslocamento.

[014] Com referência agora aos desenhos, a Figura 1 ilustra uma vista lateral de uma realização de um veículo de trabalho 10. Como mostrado, o veículo de trabalho 10 é configurado como uma carregadeira de rodas. No entanto, em outras realizações, o veículo de trabalho 10 pode ser configurado como qualquer outro veículo de trabalho adequado conhecido no estado da técnica, como qualquer outro veículo de trabalho incluindo uma lança móvel (por exemplo, qualquer outro tipo de carregador frontal, como pá carregadora com direção diferencial (minicarregadeiras), retroescavadeiras, carregadeiras de esteira compactas e/ou similares).

[015] Como mostrado na Figura 1, o veículo de trabalho 10 inclui um par de rodas dianteiras 12, um par de rodas traseiras 14 e uma estrutura ou chassi 16 acoplado e suportado pelas rodas 12, 14. Uma cabine de operador 18 pode ser suportada por uma porção do chassi 16 e pode abrigar vários dispositivos de controle ou entrada (por exemplo, alavancas, pedais, painéis de controle, botões e/ou semelhantes) para permitir que um operador controle a operação do veículo de trabalho 10. Por exemplo, como mostrado na Figura 1, o veículo de trabalho 10 inclui uma ou mais alavancas de controle 20 para controlar a operação de um ou mais componentes de um conjunto de elevação 22 do veículo de trabalho 10.

[016] Como mostrado na Figura 1, o conjunto de elevação 22 inclui um par de braços de carregadeira 24 (um dos quais é mostrado) estendendo-se longitudinalmente entre uma primeira extremidade 26 e uma segunda extremidade 28. Os braços de carregadeira 24 serão geralmente referenciados no presente documento como a lança 24 do conjunto de elevação 22. A este respeito, a primeira extremidade 26 da lança 24 pode ser acoplada de forma articulada ao chassi 16 nas juntas de articulação 30. Da mesma forma, a segunda extremidade 28 da lança 24 pode ser acoplada de forma articulada a um implemento adequado 32 do veículo de trabalho 10 (por exemplo, uma caçamba, garfo, lâmina e/ou semelhantes) nas juntas de articulação 34. Além disso, o conjunto de elevação 22 também inclui uma pluralidade de atuadores acionados por fluido para controlar o movimento da lança 24 e do implemento 32. Por exemplo, o conjunto de elevação 22 pode incluir um par de cilindros de elevação hidráulicos 36 (um dos quais é mostrado) acoplado entre o chassi 16 e a lança 24 para elevar e abaixar a lança 24 em relação ao solo. Além disso, o conjunto de elevação 22 pode incluir um par de cilindros hidráulicos de inclinação 38 (um dos quais é mostrado) para inclinar ou girar o implemento 32 em relação à lança 24.

[017] Além disso, em várias realizações, o veículo de trabalho 10 pode incluir um sensor de posição 40 da lança. Em geral, o sensor de posição da lança 40 pode ser configurado para capturar dados indicativos do ângulo ou orientação da lança 24 em relação ao chassi 16. Por exemplo, o sensor de posição da lança 40 pode corresponder a um potenciômetro posicionado entre a lança 24 e o chassi 16, tal como dentro de uma das juntas de articulação 30. A este respeito, à medida que a lança 24 e o implemento 32 são elevados e abaixados em relação ao solo, a tensão elétrica de saída pelo sensor de posição de elevação 40 pode variar, de modo que tal tensão é indicativa do ângulo da lança 24 em relação ao chassi 16. No entanto, em outras realizações, o sensor de posição da lança 40 pode corresponder a qualquer(quaisquer) outro(s) sensor(es) adequado(s) e/ou dispositivo(s) de detecção configurado(s) para capturar dados associados ao ângulo ou orientação da lança 24 em relação ao chassi 16 e/ou em relação ao solo.

[018] Além disso, em algumas realizações, o veículo de trabalho 10 pode incluir um sensor de posição do implemento 42. Em geral, o sensor de posição do implemento 42 pode ser configurado para capturar dados indicativos do ângulo ou orientação do implemento 32 em relação à lança 24. Por exemplo, em tal realização, o sensor de posição do implemento 42 pode corresponder a um potenciômetro posicionado entre o implemento 32 e as segundas extremidades 28 da lança 24 e o chassi 16, tal como dentro de uma das juntas de articulação 34. A este respeito, como o implemento 32 é articulado em relação à lança 24, a tensão elétrica de saída pelo sensor de posição do implemento 42 pode variar, de modo que tal tensão é indicativa da orientação do ângulo do implemento 32 em relação à lança 24. No entanto, em outras realizações, o implemento o sensor de posição 42 pode corresponder a qualquer(quaisquer) outro(s) sensor(es) adequado(s) e/ou dispositivo(s) de detecção configurado(s) para capturar dados associados ao ângulo ou orientação do implemento 32 em relação à lança 24, chassi 16 e/ou ao solo. Por exemplo, em algumas realizações, o sensor de posição do implemento 42 pode ser posicionado na, ou dentro de, uma junta de articulação 44 em torno da qual as porções de um conjunto de alavanca angular (bell-crank) 46 do veículo de trabalho 10 giram.

[019] Como mostrado particularmente na Figura 1, o conjunto de alavanca angular 46 inclui um braço de alavanca 48 e uma ligação ao implemento 50 acoplados entre os cilindros de inclinação 38 e o implemento 32. Especificamente, o braço de alavanca 48 é acoplado de forma articulada em uma extremidade aos cilindros de inclinação 38 e na extremidade oposta à ligação 50, com o braço de alavanca 48 podendo girar em torno da junta de articulação 44. Da mesma forma, como mostrado na Figura 1, uma extremidade da articulação 50 é acoplada de forma articulada ao braço de alavanca 48 e a extremidade oposta da articulação 50 é acoplada de forma articulada ao implemento 32. Assim, ao estender os cilindros de inclinação 38, a alavanca 48 do conjunto de alavanca angular 46 pode girar no sentido horário (por exemplo, em relação à vista mostrada na Figura 1) em torno da junta de articulação 44, puxando assim a ligação ao implemento 50 para trás e fazendo com que o implemento 32 seja inclinado para cima em uma direção de recuo (conforme indicado pela seta 52 na Figura 1). Da mesma forma, ao retrair os cilindros de inclinação 38, a alavanca 48 do conjunto de manivela 46 pode girar no sentido anti-horário (por exemplo, em relação à vista mostrada na Figura 1) em torno da junta de articulação 44, empurrando assim a ligação ao implemento 50 para frente e fazendo com que o implemento 32 seja inclinado para baixo em uma direção de descarga (conforme indicado pela seta 54 na Figura 1). Vale ressaltar que os cilindros de inclinação 38 e o conjunto de alavanca angular 46 geralmente formam uma ligação Z-bar (barra Z) entre o chassi 16 e o implemento 32.

[020] Também deve ser considerado que a configuração do veículo de trabalho 10 descrita acima e mostrada na Figura 1 é fornecida apenas para colocar a presente invenção em um campo de uso exemplar. Assim, deve ser considerado que a presente invenção pode ser facilmente adaptável a qualquer forma de configuração do veículo de trabalho. Por exemplo, o veículo de trabalho 10 foi descrito acima como incluindo um par de cilindros de elevação 36 e um par de cilindros de inclinação 38. No entanto, em outras realizações, o veículo de trabalho 10 pode, em vez disso, incluir qualquer quantidade de cilindros de elevação 36 e/ou cilindros de inclinação 38, tal como incluindo apenas um único cilindro de elevação 36 para controlar o movimento da lança 24 e/ou um único cilindro de inclinação 38 para controlar o movimento do implemento 32.

[021] Com referência agora à Figura 2, uma realização de um sistema de controle 100 adequado para controlar automaticamente a operação dos vários componentes do conjunto de elevação de um veículo de trabalho é ilustrada de acordo com aspectos da presente invenção. Em geral, o sistema de controle 100 será descrito no presente documento com referência ao veículo de trabalho 10 descrito acima com referência à Figura 1. No entanto, deve ser compreendido por aqueles versados na técnica que o sistema 100 divulgado pode, em geral, ser utilizado para controlar os componentes do conjunto de elevação de qualquer veículo de trabalho adequado.

[022] Como mostrado, o sistema de controle 100 pode incluir geralmente um sistema de computação 102 configurado para controlar eletronicamente a operação de um ou mais componentes do veículo de trabalho 10, como os vários componentes hidráulicos do veículo de trabalho 10 (por exemplo, os cilindros de elevação 36, os cilindros de inclinação 38 e/ou a(s) válvula(s) associada(s)). Em geral, o sistema de computação 102 pode compreender qualquer dispositivo baseado em processador adequado conhecido no estado da técnica, tal como um dispositivo de computação ou qualquer combinação adequada de dispositivos de computação. Assim, em várias realizações, o sistema de computação 102 pode incluir um ou mais processadores 104 e dispositivos de memória associados 106 configurados para executar uma variedade de funções implementadas por computador. Conforme usado neste documento, o termo “processador” refere-se não apenas a circuitos integrados referidos na técnica como sendo incluídos em um computador, mas o termo refere-se também a um controlador, microcontrolador, microcomputador, um controlador lógico programável (PLC), um circuito integrado de aplicação específica e outros circuitos programáveis. Além disso, o(s) dispositivo(s) de memória 106 do sistema de computação 102 pode(m), em geral, compreender elemento(s) de memória incluindo, mas não limitado a, um meio legível por computador (por exemplo, memória RAM de acesso aleatório)), um meio não volátil legível por computador (por exemplo, uma memória flash), um disquete, um Disco Compacto - Memória Somente Leitura (CD-ROM), um disco magneto-óptico (MOD), um disco versátil digital (DVD) e/ou outros elementos de memória adequados. Tais dispositivos de memória 106 podem geralmente ser configurados para armazenar instruções legíveis por computador adequadas que, quando implementadas pelo(s) processador(es) 104, configuram o sistema de computação 102 para executar várias funções implementadas por computador, como o algoritmo de controle de circuito fechado 200 descrito abaixo com referência à Figura 4. Além disso, o sistema de computação 102 também pode incluir vários outros componentes adequados, tais como um circuito ou módulo de comunicações, um ou mais canais de entrada/saída, um barramento de dados/controle e/ou similares.

[023] Vale ressaltar que o sistema de computação 102 pode corresponder a um controlador existente no veículo de trabalho 10 ou o sistema de computação 102 pode corresponder a um dispositivo de processamento separado. Por exemplo, em uma realização, o sistema de computação 102 pode formar todo ou parte de um módulo plug-in separado que pode ser instalado dentro do veículo de trabalho 10 para permitir que o sistema e método divulgados sejam implementados sem exigir que softwares adicionais sejam carregados nos dispositivos de controle existentes do veículo 10.

[024] Em várias realizações, o sistema de computação 102 pode ser configurado para ser acoplado a componentes adequados para controlar a operação dos vários cilindros 36, 38 do veículo de trabalho 10. Por exemplo, o sistema de computação 102 pode ser comunicativamente acoplado a um conjunto de válvula de elevação adequado 107 incluindo válvulas 108, 110 (por exemplo, válvulas ativadas por solenoide) configuradas para controlar o fornecimento de fluido hidráulico para cada cilindro de elevação 36 (apenas um deles é mostrado na Figura 2). Especificamente, como mostrado na realização ilustrada, o conjunto de válvula de elevação 107 pode incluir uma primeira válvula de elevação 108 para regular o fornecimento de fluido hidráulico para uma extremidade de tampa 112 de cada cilindro de elevação 36. Além disso, o conjunto de válvula de elevação 107 pode incluir uma segunda válvula de elevação 110 para regular o fornecimento de fluido hidráulico para uma extremidade de haste 114 de cada cilindro de elevação 36. Além disso, o sistema de computação 102 pode ser comunicativamente acoplado a um conjunto de válvula de inclinação adequado 115 incluindo válvulas 116, 118 (por exemplo, válvulas ativadas por solenoide) configuradas para regular o fornecimento de fluido hidráulico para cada cilindro de inclinação 38 (apenas um deles é mostrado na Figura 2). Por exemplo, como mostrado na realização ilustrada, o conjunto de válvula de inclinação 115 pode incluir uma primeira válvula de inclinação 116 para regular o fornecimento de fluido hidráulico para uma extremidade de tampa 120 de cada cilindro de inclinação 38 e uma segunda válvula de inclinação 118 para regular o fornecimento de fluido hidráulico para uma extremidade de haste 122 de cada cilindro de inclinação 38. Deve-se considerar que, em uma realização, o conjunto de válvula de elevação 107 e o conjunto de válvula de inclinação 115 podem fazer parte de um bloco de válvula (não mostrado) do veículo de trabalho 10.

[025] Durante a operação, o sistema de computação 102 pode ser configurado para controlar a operação de cada válvula 108, 110, 116, 118 para controlar o fluxo de fluido hidráulico fornecido a cada um dos cilindros 36, 38 a partir de um tanque hidráulico adequado 124 do veículo de trabalho 10 através de uma bomba associada 125. Por exemplo, o sistema de computação 102 pode ser configurado para transmitir comandos de controle adequados para as válvulas de elevação 108, 110 a fim de regular o fluxo de fluido hidráulico fornecido às extremidades de tampa e de haste 112, 114 de cada cilindro de elevação 36, permitindo assim o controle de um comprimento de curso 126 da haste de pistão associada a cada cilindro 36. De maneira similar, o sistema de computação 102 pode ser configurado para transmitir comandos de controle adequados para as válvulas de inclinação 116, 118 a fim de regular o fluxo de fluido hidráulico fornecido às extremidades de tampa e de haste 120, 122 de cada cilindro de inclinação 38, permitindo assim o controle de um comprimento de curso 128 da haste de pistão associada a cada cilindro 38. Assim, ao controlar cuidadosamente o acionamento ou comprimento de curso 126, 128 dos cilindros de elevação e inclinação 36, 38, o sistema de computação 102 pode, por sua vez, ser configurado para controlar automaticamente a forma como a lança 24 e o implemento 32 são posicionados ou orientados em relação à superfície de condução do veículo e/ou em relação a qualquer outro ponto de referência adequado. Por exemplo, o sistema de computação 102 pode ser configurado para fazer com que o implemento 32 seja inclinado na direção de recuo 52 (Figura 1) controlando a operação do conjunto de válvula de inclinação 115 de modo que o fluido hidráulico seja fornecido à extremidade de tampa 120 dos cilindros de inclinação 38, fazendo com que os cilindros 38 se estendam ou aumentem seu comprimento de curso 128. Da mesma forma, o sistema de computação 102 pode ser configurado para fazer com que o implemento 32 seja inclinado na direção de descarga 54 (Figura 1) controlando a operação do conjunto de válvula de inclinação 115 de modo que o fluido hidráulico seja fornecido à extremidade de haste 122 dos cilindros de inclinação 38, fazendo com que os cilindros 38 se retraiam ou diminuam o curso, o que diminui seu comprimento de curso 128.

[026] Deve ser considerado que os comandos atuais fornecidos pelo sistema de computação 102 para as várias válvulas 108, 110, 116, 118 podem ser em resposta a entradas fornecidas pelo operador através de um ou mais dispositivos de entrada 130. Por exemplo, um ou mais dispositivos de entrada 130 (por exemplo, a(s) alavanca(s) de controle 20 mostradas na Figura 1) podem ser fornecidos dentro da cabine 18 para permitir que o operador forneça entradas do operador associadas ao controle da posição da lança 24 e do implemento 32 em relação à superfície de condução do veículo (por exemplo, variando os comandos atuais fornecidos às válvulas de elevação e/ou inclinação 108, 110, 116, 118 com base nas mudanças iniciadas pelo operador na(s) posição(ões) da(s) alavanca(s) de controle 20). Alternativamente, os comandos atuais fornecidos às várias válvulas 108, 110, 116, 118 podem ser gerados automaticamente com base em um algoritmo de controle adequado sendo implementado pelo sistema de computação 102. Por exemplo, como será descrito em detalhes abaixo, o sistema de computação 102 pode ser configurado para implementar um algoritmo de controle de circuito fechado para controlar automaticamente a orientação angular do implemento 32. Nesse caso, os sinais de saída ou comandos de controle de válvula gerados pelo sistema de computação 102 ao implementar o algoritmo de controle de circuito fechado podem ser transmitidos automaticamente para a(s) válvula(s) de inclinação 116, 118 para fornecer controle de precisão da orientação/posição angular do implemento 32.

[027] Além disso, deve ser considerado que o veículo de trabalho 10 também pode incluir quaisquer outros dispositivos de entrada adequados 130 para fornecer entradas do operador ao sistema de computação 102. Por exemplo, de acordo com aspectos da presente invenção, o operador pode selecionar/introduzir uma orientação angular para o implemento 32 (por exemplo, um ângulo desejado do implemento) que deve ser mantida enquanto a lança 24 está sendo movida. Nesse caso, a orientação desejada pode ser selecionada ou inserida pelo operador usando qualquer meio adequado que permita a comunicação de tal orientação para o sistema de computação 102. Por exemplo, pode ser provido ao operador um dispositivo(s) de entrada adequado(s) 130 (por exemplo, botão(ões), tela sensível ao toque, alavanca(s), etc.) que permite(m) ao operador selecionar/introduzir um ângulo específico no qual o implemento 32 deve ser mantido durante o movimento da lança 24, tal como um ângulo alvo especificado do implemento definido em relação à superfície de condução do veículo. Além disso, ou como alternativa, pode ser fornecido ao operador um dispositivo de entrada adequado 130 (por exemplo, um botão(s), tela sensível ao toque, alavanca(s), etc.) que permite ao operador gravar ou selecione a orientação angular real do implemento 32 como o ângulo desejado ou alvo do implemento, que pode então ser armazenado dentro da memória 106 do sistema de computação 102. Além disso, em uma realização, uma ou mais configurações de orientação/posição/ângulo do implemento predefinidas podem ser armazenadas dentro da memória 106 do sistema de computação 102. Em tal realização, o operador pode simplesmente selecionar uma das configurações de orientação/posição/ângulo pré-definidas para instruir o sistema de computação 102 quanto ao ângulo alvo para o implemento 32.

[028] Além disso, como mostrado na Figura 2, o sistema de computação 102 também pode ser comunicativamente acoplado a um ou mais sensores de posição 132 para monitorar a(s) posição(ões) e/ou orientação(ões) da lança 24 e/ou do implemento 32 (incluindo, por exemplo, os sensores de posição 40, 42 descritos acima com referência à Figura 1). Em várias realizações, o(s) sensor(es) de posição 132 podem corresponder a um ou mais sensores de ângulo (por exemplo, codificador(es) rotativo(s) ou de eixo ou qualquer outro transdutor de ângulo adequado) configurados para monitorar o ângulo ou orientação da lança 24 e/ou implemento 32 em relação a um ou mais pontos de referência. Por exemplo, em uma realização, um ou mais sensores de ângulo podem ser posicionados no ponto de articulação 34 (Figura 1) para permitir que o ângulo do implemento 32 em relação à lança 24 seja monitorado. Da mesma forma, um ou mais sensores de ângulo podem ser posicionados no ponto de articulação 30 para permitir que o ângulo da lança 24 em relação a um determinado ponto de referência no veículo de trabalho 10 seja monitorado. Além desses sensores de ângulo, ou como alternativa a eles, um ou mais sensores de ângulo secundários (por exemplo, um giroscópio, sensor inercial, etc.) podem ser montados na lança 24 e/ou no implemento 32 para permitir que a orientação desse(s) componente(s) em relação à superfície de condução do veículo seja monitorada.

[029] Em outras realizações, o(s) sensor(es) de posição 132 podem corresponder a qualquer(quaisquer) outro(s) sensor(es) adequado(s) configurado(s) para fornecer um sinal de medição associado à posição e/ou orientação da lança 24 e/ou implemento 32. Por exemplo, o(s) sensor(es) de posição 132 podem corresponder a um ou mais sensores de posição lineares e/ou codificadores associados e/ou acoplados à(s) haste(s) de pistão ou outros componentes móveis dos cilindros 36, 38 para monitorar a distância de deslocamento de tais componentes, permitindo assim que a posição da lança 24 e/ou do implemento 32 seja calculada. Alternativamente, o(s) sensor(es) de posição 132 podem corresponder a um ou mais sensores sem contato, tal como um ou mais sensores de proximidade, configurados para monitorar a mudança na posição de tais componentes móveis dos cilindros 36, 38. Em outra(s) realização(ões), o(s) sensor(es) de posição 132 pode(m) corresponder a um ou mais sensores de fluxo configurados para monitorar o fluido que entra e/ou sai de cada cilindro 36, 38, fornecendo assim uma indicação do grau de atuação de tais cilindros 36, 38 e, desse modo, a localização correspondente da lança 24 e/ou implemento 32. Em outra realização, o(s) sensor(es) de posição 132 pode(m) corresponder(m) a transmissor(es) configurado(s) para ser(em) acoplado(s) a uma porção de uma ou ambas lança(s) 24 e/ou implemento 32 que transmite um sinal indicativo da altura/posição e/ou orientação da lança/implemento 24, 32 para um receptor disposto em outro local no veículo 10.

[030] Deve ser considerado que, embora os vários tipos de sensores tenham sido descritos acima de forma individual, o veículo de trabalho 10 pode ser equipado com qualquer combinação de sensores de posição 132 e/ou quaisquer sensores associados que permitam o monitoramento da posição e/ou orientação da lança 24 e /ou o implemento 32. Por exemplo, em uma realização, o veículo de trabalho 10 pode incluir tanto um primeiro conjunto de sensores de posição 132 (por exemplo, sensores de ângulo) associados aos pinos localizados nas juntas de articulação definidas nos pontos de articulação 30, 34 para monitorar as posições angulares relativas da lança 24 e implemento 32 e um segundo conjunto de sensores de posição 132 (por exemplo, sensor(es) de posição linear, sensor(es) de fluxo, etc.) associados aos cilindros de elevação e inclinação 36, 38 para monitorar a atuação de tais cilindros 36, 38.

[031] Adicionalmente, deve ser considerado que o sistema de computação 102 também pode ser acoplado a vários outros sensores para monitorar um ou mais parâmetros operacionais diferentes do veículo de trabalho 10. Por exemplo, o sistema de computação 102 também pode ser acoplado a um ou mais sensores de pressão configurados para monitorar a pressão do fluido hidráulico em um ou mais locais dentro do sistema 100 e/ou um ou mais sensores de temperatura configurados para monitorar a temperatura do fluido hidráulico fornecido entre o tanque 124 e os vários cilindros 36, 38. Além disso, o sistema de computação 102 pode ser acoplado a um ou mais sensores de velocidade e/ou acelerômetros (não mostrados) para monitorar a velocidade e/ou aceleração da lança 24 e/ou do implemento 32.

[032] Também deve ser considerado que, conforme usado neste documento, o termo “monitorar” e suas variações indicam que os vários sensores do sistema 100 podem ser configurados para fornecer uma medição direta ou indireta dos parâmetros operacionais sendo monitorados. Assim, os sensores podem, por exemplo, ser usados para gerar sinais relativos ao parâmetro operacional que está sendo monitorado, que pode então ser utilizado pelo sistema de computação 102 para determinar ou prever o parâmetro operacional real.

[033] Além disso, deve ser considerado que, conforme descrito neste documento, o sistema de computação 102 pode ser configurado para receber um sinal indicativo de um determinado parâmetro operacional ou estado do veículo de trabalho 10 a partir de uma fonte externa (por exemplo, de um sensor acoplado ao sistema de computação 102) ou a partir de uma fonte interna. Por exemplo, os sinais transmitidos para, dentro e/ou a partir do(s) processador(es) 104 e/ou memória 106 do sistema de computação 102 podem ser considerados como sinais que foram “recebidos” pelo sistema de computação 102. Assim, em realizações nas quais o sistema de computação 102 está utilizando um valor constante para um dado parâmetro operacional do veículo de trabalho (por exemplo, a pressão hidráulica e/ou a temperatura do fluido), um sinal indicativo de tal parâmetro operacional pode ser recebido pelo sistema de computação 102 quando o valor constante é, por exemplo, recuperado a partir da memória pelo(s) processador(es) 104 e/ou utilizado pelo(s) processador(es) 104 como uma entrada dentro de uma determinada etapa de processamento (por exemplo, ao implementar o algoritmo de controle de circuito fechado descrito abaixo).

[034] Com referência agora à Figura 3, uma vista gráfica de um conjunto de dados exemplar que fornece uma curva de controle do cilindro de inclinação 150 para manter um implemento (por exemplo, implemento 32 da Figura 1) em um determinado ângulo alvo de implemento à medida que uma lança (por exemplo, lança 24 da Figura 1) é movida entre uma extremidade inferior de sua faixa de deslocamento (indicada pela linha vertical 152) e uma extremidade superior de sua faixa de deslocamento (indicada pela linha vertical 154). Especificamente, o conjunto de dados traça a posição da lança (por exemplo, em termos de um ângulo da lança) em relação ao comprimento de curso dos cilindros de inclinação 38. Conforme mostrado na Figura 3, existe uma relação não linear entre o comprimento de curso do cilindro de inclinação e o ângulo da lança. Especificamente, devido à configuração usada dentro do conjunto de elevação 22 para a fixação do implemento 32 (por exemplo, na articulação em Z-bar), os cilindros de inclinação 38 devem fazer a transição entre serem acionados e desacionados à medida que a lança 24 está sendo levantada ou abaixada ao longo sua faixa de deslocamento. Como mostrado na Figura 3, a transição entre o acionamento/desacionamento dos cilindros de inclinação 38 ocorre no vértice 156 da curva 150, que é definida em uma posição específica da lança (indicada pela linha 158) através da faixa de deslocamento da lança 24 (doravante referida como o ângulo de transição de inclinação da lança 158).

[035] Como mostrado na Figura 3, ao elevar inicialmente a lança 24 a partir da extremidade inferior 152 da faixa de deslocamento, os cilindros de inclinação 38 devem ser inicialmente desacionados (indicado pela seta 160) ao longo de uma primeira faixa de ângulo da lança 162 (por exemplo, definidos entre a extremidade inferior 152 da faixa de deslocamento e o ângulo de transição de inclinação da lança 158) para girar o implemento 32 na direção de descarga 54 (Figura 1) para manter o implemento 32 no ângulo alvo do implemento. No entanto, à medida que a lança 24 é levantada além do ângulo de transição de inclinação da lança 158 e continua a ser elevada em direção à extremidade superior 154 da faixa de deslocamento através de um segundo ângulo de transição de inclinação da lança 164 (por exemplo, definido entre o ângulo de transição de inclinação da lança 158 e a extremidade superior 154 da faixa de deslocamento), o controle dos cilindros de inclinação 38 deve ser invertido para manter o implemento 32 no ângulo alvo do implemento. Especificamente, como mostrado na Figura 3, à medida que a lança 24 transita para a segunda faixa de ângulos da lança 164 no ângulo de transição de inclinação da lança 158 e é elevada através de tal faixa angular 164 em direção à extremidade superior 154 da faixa de deslocamento, os cilindros de inclinação 38 devem ser acionados (indicado pela seta 166) para girar o implemento 32 na direção de recuo 52 (Figura 1) e manter o ângulo alvo do implemento.

[036] Um padrão semelhante é seguido ao abaixar a lança 24 em direção ao solo a partir da extremidade superior 154 de sua faixa de deslocamento. Por exemplo, como mostrado na Figura 3, ao abaixar inicialmente a lança 24 a partir da extremidade superior 154 da faixa de deslocamento, os cilindros de inclinação 38 devem ser inicialmente desacionados (indicado pela seta 168) ao longo da segunda faixa de ângulos da lança 164 para girar o implemento 32 na direção de descarga 54 (Figura 1) e manter o implemento 32 no ângulo alvo do implemento. No entanto, à medida que a lança 24 é baixada além do ângulo de transição de inclinação da lança 158 e continua a ser baixada em direção à extremidade inferior 152 da faixa de deslocamento ao longo da primeira faixa de ângulos da lança 162, o controle dos cilindros de inclinação 38 deve ser revertido para manter o implemento 32 no ângulo alvo do implemento. Especificamente, como mostrado na Figura 3, à medida que a lança transita para a primeira faixa de ângulos da lança 162 no ângulo de transição de inclinação da lança 158 e é baixada através de tal faixa angular 162 em direção à extremidade inferior 152 da faixa de deslocamento, os cilindros de inclinação 38 devem ser acionados (indicado pela seta 170) para girar o implemento 32 na direção de recuo 52 (Figura 1) e manter o ângulo alvo do implemento.

[037] Deve ser considerado que o conjunto de dados ilustrado na Figura 3 fornece apenas um exemplo de curva de controle do cilindro de inclinação para manter o implemento 32 em um ângulo específico do implemento ao longo da faixa de deslocamento da lança 24. Uma curva única geralmente existirá para cada ângulo potencial do implemento para uma determinada máquina (por exemplo, uma curva para cada ângulo do implemento ao longo da faixa de inclinação do implemento), com o ângulo de transição de inclinação da lança 158 (e, assim, as primeiras e segundas faixas angulares da lança 162, 164) geralmente variando com variações no ângulo alvo do implemento. Especificamente, o vértice da curva (ou seja, o ângulo da lança de transição de inclinação) geralmente se deslocará para a esquerda ou para a direita à medida que o ângulo alvo do implemento diminui ou aumenta. Além disso, as várias curvas também variarão entre máquinas com diferentes geometrias e/ou configurações para obter a inclinação do implemento 32. No entanto, apesar de tais variações, a estratégia de controle para manter o ângulo alvo do implemento aplicável geralmente permanecerá a mesma à medida que a lança 24 é levantada ou baixada ao longo do ângulo de transição de inclinação da lança associado (ou seja, inicialmente desacionando os cilindros de inclinação 38 até que o ângulo de transição de inclinação seja alcançado e então acionando os cilindros de inclinação 38 à medida que a lança 24 se afasta do ângulo de transição de inclinação).

[038] Assim, de acordo com aspectos da presente invenção, o ângulo de transição de inclinação da lança associado à manutenção de uma orientação angular constante do implemento 32 pode ser determinado para cada uma dentre uma pluralidade de potenciais ângulos alvo do implemento para uma determinada configuração de conjunto de elevação (por exemplo, via experimentação e/ou modelagem). Cada ângulo de transição de inclinação da lança pode então ser armazenado em associação ou correlacionado ao seu ângulo de implemento alvo associado para uso subsequente. Por exemplo, em uma realização, pode ser desenvolvida uma tabela de consulta que correlaciona cada ângulo de transição de inclinação da lança ao ângulo alvo do implemento associado para uma determinada máquina. Em tal realização, quando o operador fornece uma entrada selecionando um ângulo alvo do implemento no qual o implemento 32 deve ser mantido, a tabela de consulta pode ser acessada ou referenciada para determinar o ângulo de transição de inclinação da lança associado ao ângulo alvo do implemento selecionado pelo operador. A tabela de consulta pode, por exemplo, ser armazenada na memória 106 do sistema de computação 102 (Figura 2).

[039] Com referência agora à Figura 4, um diagrama de fluxo de uma realização de um algoritmo de controle de circuito fechado 200 que pode ser implementado pelo sistema de computação 102 (Figura 2) para manter uma orientação angular constante de um implemento 32 é ilustrado de acordo com aspectos da presente invenção. Especificamente, em várias realizações, o algoritmo de controle divulgado 200 pode fornecer ao veículo de trabalho 10 funcionalidade de autonivelamento para o implemento 32, permitindo assim que a orientação angular do implemento 32 em relação à superfície de condução do veículo (ou em relação a qualquer outro ponto de referência adequado) seja mantida constante à medida que a lança 24 está sendo movida ao longo de sua faixa de deslocamento. Por exemplo, o sistema de computação 102 pode ser configurado para aprender inicialmente uma orientação angular desejada para o implemento 32 (por exemplo, referido a seguir como um ângulo alvo do implemento), tal como receber uma entrada do operador (por exemplo, através de um dispositivo de entrada adequado 130) correspondente ao ângulo no qual o implemento 32 deve ser mantido em relação à superfície de condução do veículo 34. O sistema de computação 102 pode então implementar o algoritmo de controle de circuito fechado 200 para permitir que sinais de controle sejam gerados para controlar a operação da(s) válvula(s) de inclinação do veículo 116, 118 de maneira a manter o implemento 32 no ângulo alvo do implemento quando a lança 24 é levantada ou baixada em relação à superfície de condução.

[040] Em diversas realizações, o algoritmo de controle de circuito fechado 200 pode empregar tanto uma porção de controle por alimentação direta (ou antecipada) (indicada pela caixa tracejada 202 na Figura 4) quanto uma porção de controle por retroalimentação (feedback) (indicada pela caixa tracejada 204 na Figura 4). O controle por alimentação direta (ou feed-forward) 202 pode, em geral, permitir que o algoritmo de controle 200 reduza atrasos dentro do sistema, aumentando assim a capacidade de resposta do sistema em relação ao controle das válvulas de inclinação 116, 118 e cilindros de inclinação correspondentes 38 do conjunto de elevação do veículo 22, que, por sua vez, permite um controle mais preciso e exato da orientação/posição do implemento. Além disso, o controle por retroalimentação (feedback) 204 pode permitir que ajustes baseados em erro sejam feitos para os sinais de controle gerados pelo sistema de computação 102 que levam em consideração variáveis não contabilizadas pelo controle por alimentação direta 202 (por exemplo, como o carregamento e/ou outras variáveis que podem impactar na capacidade de resposta e/ou eficácia do controle de posição para o implemento 32)

[041] Em várias realizações, a porção de controle por alimentação direta 202 do algoritmo divulgado 200 pode ser configurada para receber um ou mais sinais de entrada associados à posição da lança 24 em relação ao ângulo de transição de inclinação da lança (consulte a Figura 3) associado a o ângulo alvo do implemento selecionado pelo operador (por exemplo, caixa 205). Especificamente, em várias realizações, a porção de controle por alimentação direta 202 pode ser configurada para determinar um diferencial entre o ângulo real da lança e o ângulo de transição de inclinação da lança, que pode então ser usado para calcular um sinal de saída associado à alimentação direta. Por exemplo, como mostrado na Figura 3, a porção de controle por alimentação direta 202 pode ser configurada para receber dois sinais de entrada, nomeadamente, um sinal de ângulo da lança real 206 e um sinal de ângulo de transição de inclinação da lança 208 e, com base em tais sinais de entrada 206, 208, gerar um sinal diferencial da posição de lança correspondente 210 (por exemplo, através do bloco de diferença 212). O sinal diferencial 210 (ou o valor absoluto de tal sinal) pode então ser inserido em um bloco de alimentação direta 214 para gerar um sinal de saída de alimentação direta 216.

[042] Em geral, o sinal de saída de alimentação direta 216 pode corresponder a um sinal de controle de velocidade que, com base nos sinais de entrada, está associado a uma taxa de mudança ou velocidade calculada na qual o implemento 32 precisa ser movido para manter o implemento 32 no ângulo alvo do implemento em relação à superfície de condução do veículo (ou outro ponto de referência) à medida que a lança 24 está sendo movida. Especificamente, em várias realizações, o bloco de alimentação direta 214 pode ser configurado para calcular o sinal de saída de alimentação direta 216 em função do diferencial da posição da lança (ou seja, a diferença entre o ângulo real da lança e o ângulo de transição de inclinação da lança) e um ganho(s) de alimentação direta aplicável(is) aplicado(s) dentro da porção de controle por alimentação direta 202, tal como multiplicando o diferencial de ângulo da lança pelo(s) ganho(s) aplicável(eis).

[043] Deve ser considerado que o sinal de ângulo de lança real 206 pode, em várias realizações, derivar de qualquer sensor(es) adequado(s) configurado(s) para monitorar a posição da lança 23 em relação a um ponto de referência conhecido. Por exemplo, como indicado acima, o sistema de computação 102 pode ser acoplado de forma comunicativa a um ou mais sensores de posição 132 para monitorar a posição da lança. Em tal realização, o sinal de ângulo da lança real 206 pode ser baseado diretamente (ou indiretamente) nos sinais de medição fornecidos pelo(s) sensor(es) de posição 132.

[044] Adicionalmente, em uma realização, o sinal de ângulo real da lança 206 pode representar (ou corresponder a) o ângulo atual da lança 24. Alternativamente, o sinal de ângulo da lança real 206 pode representar ou corresponder a um ângulo esperado ou futuro da lança 24. Por exemplo, em uma realização, o sistema de computação 102 pode ser configurado para calcular um ângulo estimado ou previsto no qual se acredita que a lança 24 será movida em algum ponto no futuro (por exemplo, no tempo (Δt)) com base, por exemplo, na velocidade atual do implemento e/ou na velocidade média do implemento 32 durante um determinado período de tempo (por exemplo, nos 100 a 300 milissegundos anteriores). Tal ângulo de lança previsto (por exemplo, como o sinal de ângulo de lança real 206) pode então ser utilizado com o sinal de ângulo de transição de inclinação da lança 208 para calcular o sinal diferencial de posição da lança 210.

[045] Também deve ser considerado que o sinal de ângulo de transição de inclinação da lança 208 pode, em várias realizações, ser determinado, em geral, com base no ângulo alvo do implemento selecionado pelo operador (por exemplo, caixa 205). Por exemplo, como indicado acima, uma tabela de consulta pode ser armazenada dentro da memória 106 do sistema de computação 102 que correlaciona cada ângulo alvo do implemento potencial a um sinal de transição de inclinação da lança. Em tal realização, após o operador fornecer uma entrada associada ao ângulo alvo do implemento selecionado, a tabela de consulta pode ser referenciada ou acessada para determinar o ângulo de transição de inclinação da lança aplicável.

[046] Referindo-se ainda à Figura 4, como indicado acima, o algoritmo de controle de circuito fechado 200 também pode incluir uma porção de controle por retroalimentação (feedback) 204 que permite que ajustes baseados em erro sejam feitos no sinal de saída de alimentação direta 216. Especificamente, em várias realizações, o controle por feedback 204 pode ser configurado para determinar o erro entre a posição do implemento real e desejada para o implemento 32, que pode então ser usada para ajustar a velocidade calculada do implemento associada ao sinal de saída de alimentação direta 216. Assim, como mostrado na Figura 4, a porção de controle por retroalimentação 204 pode ser configurada para receber dois sinais de entrada, nomeadamente, o sinal de posição desejada do de implemento 220 e um sinal de posição real do implemento 222 e, com base em tais sinais de entrada 220, 222, gerar uma diferença correspondente ou sinal de erro 224 (por exemplo, através do bloco de diferença 226). O sinal de erro 224 pode, então, ser inserido em um bloco de função de feedback 230 para gerar um sinal de saída de feedback 232 que pode servir como um fator de ajuste ou correção para modificar o sinal de saída de alimentação direta 216. Por exemplo, o sinal de saída de feedback 232 pode corresponder a um fator de correção de velocidade que pode ser usado para modificar a velocidade do implemento associada ao sinal de saída de alimentação direta 216.

[047] Vale ressaltar que o sinal de posição do implemento desejado 220, em geral, corresponder à posição específica na qual o implemento 32 deve estar localizado com base na posição atual da lança 24 para manter o implemento 32 no ângulo alvo do implemento. Conforme indicado acima com referência à Figura 3, dada a geometria e a mecânica do conjunto de elevação 22, a posição do implemento 32 deve ser ajustada de maneira constante através dos cilindros de inclinação 38 à medida que a posição da lança 24 é alterada a fim de manter a orientação angular desejada do implemento 32. Assim, como mostrado na Figura 4, a posição de implemento desejada 220 pode, em várias realizações, ser determinada com base em um sinal de ângulo de lança real 234 (por exemplo, derivado do(s) sensor(es) de posição 132 usado(s) para monitorar a posição da lança 24) e/ou um sinal cinemático 236 associado à geometria da lança 24. Em tais realizações, o ângulo da lança associado ao sinal de entrada 234 pode, por exemplo, ser usado dentro de um algoritmo adequado ou tabela de dados (por exemplo, uma tabela de consulta) que leva em consideração a geometria da lança para determinar a posição do implemento correspondente necessária para manter o implemento 32 no ângulo alvo do implemento. A posição de implemento desejada resultante 220 pode então ser comparada com a posição real do implemento 222 (por exemplo, através do bloco de diferença 226) para gerar o sinal de erro de posição 224 e, subsequentemente, o sinal de saída de feedback 232 resultante.

[048] Deve ser considerado que o sinal de posição do implemento real 222 pode, em várias realizações, derivar de qualquer sensor(es) adequado(s) configurado(s) para monitorar a posição do implemento 32 em relação a um ponto de referência conhecido. Por exemplo, como indicado acima, o sistema de computação 102 pode ser acoplado de forma comunicativa a um ou mais sensores de posição 132 para monitorar a posição do implemento. Em tal realização, o sinal de posição do implemento real 222 pode ser baseado diretamente (ou indiretamente) nos sinais de medição fornecidos pelo(s) sensor(es) de posição 132. Alternativamente, o sinal de posição do implemento real 222 pode ser calculado com base em um ou mais sinais de entrada. Por exemplo, como mostrado em linhas tracejadas na Figura 4, o sinal de posição do implemento real 222 pode, em uma realização, ser modificado com base nas entradas relacionadas à posição da lança (por exemplo, sinal 234) e/ou geometria da lança (por exemplo, sinal 236).

[049] Referindo-se ainda à Figura 4, os sinais de saída 216, 232 gerados pelas porções de controle por alimentação direta e retroalimentação 202, 204 podem então ser inseridos em um bloco de controle de válvula de inclinação 240 configurado para gerar um comando de controle de válvula 242 para controlar a operação da(s) válvula(s) de inclinação 116, 118. Especificamente, em várias realizações, a velocidade calculada do implemento associada ao sinal de saída de alimentação direta 216 pode ser ajustada com base no fator de correção de velocidade calculado associado ao sinal de saída de retroalimentação 232 de modo a produzir uma velocidade ajustada final para o implemento 32. Em seguida, o valor de velocidade ajustado pode ser convertido em um comando de controle de válvula adequado 242 que pode ser transmitido para a(s) válvula(s) de inclinação 116, 118 para controlar a operação da(s) válvula(s) 116, 118 em uma maneira que faz com que o implemento 32 seja mantido no ângulo alvo do implemento em relação à superfície de condução do veículo (ou em relação a qualquer outro ponto de referência) à medida que a lança 24 está sendo movida ao longo de sua faixa de deslocamento.

[050] Deve ser considerado que os sinais de saída de alimentação direta e retroalimentação 216, 232 podem ser combinados ou processados de qualquer maneira adequada para gerar o(s) comando(s) final(ais) de controle de válvula 242. Por exemplo, em uma realização, um dos sinais pode ser usado como um multiplicador ou modificador para ajustar o outro sinal. Em outra realização, os sinais de saída de alimentação direta e retroalimentação 216, 232 podem ser simplesmente somados para gerar o(s) comando(s) final(is) de controle de válvula 242.

[051] Além disso, deve ser considerado que os sinais de saída de alimentação direta e retroalimentação 216, 232 também podem ser utilizados para gerar o(s) comando(s) final(ais) de controle de válvula 242 prevendo uma posição futura para a lança 24 com base em tais sinais, que pode então ser usados para calcular o(s) comando(s) final(ais) de controle de válvula 242. Nesse caso, a posição futura para a lança 24 pode geralmente corresponder a uma posição estimada ou prevista para a qual se acredita que a lança 24 será movida em algum ponto no futuro (por exemplo, no tempo (Δt)) com base na velocidade implementada ajustada calculada usando os sinais de saída de alimentação direta e retroalimentação 216, 232. Tal posição de carregador prevista pode então ser utilizada para gerar o(s) sinal(ais) de comando de válvula apropriado(s) 242.

[052] Além disso, deve ser considerado que, ao executar o controle de circuito fechado, uma ou ambas as válvulas de inclinação 116, 118 podem precisar ser alternadas entre os estados aberto e fechado para manter o implemento 32 no ângulo desejado do implemento à medida que a lança 24 está sendo levantada ou baixada, particularmente devido a condições de ultrapassagem e/ou quando a lança está se aproximando do ângulo de transição de inclinação da lança ao longo da curva de controle do cilindro de inclinação associada (por exemplo, curva 150 mostrada na Figura 3). Para permitir que as válvulas de inclinação 116, 118 respondam rapidamente aos comandos de controle (particularmente ao alternar de um estado fechado para um estado aberto) e minimizar vibrações ou movimentos bruscos, o sistema de computação 102 pode, em várias realizações, ser configurado para executar uma metodologia de controle em espera (standby) das válvulas na qual os comandos de controle (por exemplo, comandos atuais) para as válvulas de inclinação 116, 118 sejam regulados de uma maneira especificada em relação ao comando de controle associado ao ponto de ruptura de cada válvula (por exemplo, o comando atual no qual a válvula começa a abrir).

[053] Por exemplo, a Figura 5 ilustra uma vista gráfica de um exemplo de implementação de uma metodologia de controle de válvula em espera em que o comando de controle de válvula é variado ao longo do tempo ao fazer a transição de uma das válvulas de inclinação 116, 118 de um estado aberto para um estado fechado (por exemplo, de t1 para t2) e depois do estado fechado de volta para o estado aberto (por exemplo, de t3 para t4). Como mostrado na Figura 5, a válvula de inclinação 116, 118 pode ter um ponto de ruptura de válvula esperado associado a um determinado comando de controle de ruptura da válvula (indicado pela linha 260) de modo que a válvula 116, 118 deve estar em um estado aberto quando um comando de controle é aplicado que excede o comando de controle de ruptura da válvula 260 e em um estado fechado quando é aplicado um comando de controle que está abaixo do comando de controle de ruptura da válvula 260. No entanto, devido a tolerâncias de fabricação, desgaste da válvula e/ou outras variáveis, o ponto real das transições de válvula entre os estados aberto/fechado pode variar. Assim, como mostrado na Figura 5, uma região de amortecimento da ruptura de válvula 262 pode ser definida em relação ao comando de controle de ruptura de válvula esperado 260 que especifica uma faixa de comandos de controle de válvula (por exemplo, entre os valores de comando de limite superior e inferior 264, 266) através dos quais existe incerteza se a válvula de inclinação está realmente aberta ou fechada.

[054] Ao identificar a região de amortecimento da ruptura de válvula 262 em relação ao comando de controle de ruptura de válvula esperado 260, as válvulas de inclinação 116, 118 podem ser controladas de uma maneira que minimiza a instabilidade e melhora a capacidade de resposta geral. Especificamente, como mostrado na Figura 5, o comando de controle da válvula pode ser configurado para diminuir progressivamente (por exemplo, de t1 para t2 ao fechar a válvula) e aumentar progressivamente (por exemplo, de t3 para t4 ao abrir a válvula) a uma taxa controlada (por exemplo, em taxas de aumento e diminuição graduais predeterminadas), evitando assim o movimento brusco à medida que a válvula transita entre os estados aberto e fechado. Além disso, como mostrado na realização ilustrada, ao fazer a transição da válvula para um estado fechado, o comando de controle de válvula pode ser reduzido através da região de amortecimento da ruptura de válvula 262 para um comando de controle reduzido (indicado pela linha 268) que está abaixo do limite inferior valor controle 266 da região de amortecimento 262 por uma quantidade predeterminada, tal como um comando de controle 268 que difere do comando de controle associado ao valor de limite inferior 266 em menos de 5% ou menos de 2% ou menos de 1%. O comando de controle de válvula pode então ser mantido neste comando de controle reduzido 268 até que seja necessário reabrir a válvula de inclinação 116, 118. Ao manter o comando de controle de válvula diretamente abaixo do limite inferior 266 da região de amortecimento 262, a válvula de inclinação pode ser rapidamente transferida de volta para o estado aberto. A este respeito, tal metodologia de controle pode fornecer uma melhor capacidade de resposta do sistema, particularmente sobre sistemas de controle que reduzem o comando de corrente da válvula para zero ou para algum outro comando de corrente mínimo ao fechar a válvula (por exemplo, uma curva de controle que segue as linhas tracejadas 270 na Figura 3).

[055] Deve ser considerado que, além da função de controle em espera descrita acima (ou como uma alternativa a ela), o sistema de computação 102 pode ser configurado para aplicar uma função de controle de travamento de válvula que trava a operação de uma ou ambas as válvulas de inclinação 116, 118 em certos casos, reduzindo assim as frequentes transições entre os estados aberto e fechado durante o processamento de controle dinâmico. Por exemplo, em uma realização, o sistema de computação 102 pode ser configurado para travar a primeira válvula de inclinação 116 (e, assim, evitar a inclinação do implemento 32 na direção de recuo) quando a lança 24 está sendo levantada entre a extremidade inferior da sua faixa de deslocamento e o ângulo da lança de transição de inclinação (por exemplo, elevação através da primeira faixa de ângulos da lança 162 da Figura 3) e quando a lança 24 está sendo baixada entre a extremidade superior de sua faixa de deslocamento e o ângulo de transição de inclinação da lança (por exemplo, abaixando ao longo da segunda faixa de ângulos da lança 164 da Figura 3), uma vez que o implemento 32 normalmente só precisará ser inclinado na direção de despejo com tal movimento da lança 24. Da mesma forma, em uma realização, o sistema de computação 102 pode ser configurado para travar a segunda válvula de inclinação 118 (e, assim, evitar a inclinação do implemento 32 na direção de despejo) quando a lança 24 está sendo baixada entre o ângulo de transição de inclinação da lança e a extremidade inferior de sua faixa de deslocamento (por exemplo, abaixando ao longo da primeira faixa de ângulo da lança 162 da Figura 3) e quando a lança 24 está sendo elevada entre o ângulo de transição de inclinação da lança e a extremidade superior de sua faixa de deslocamento (por exemplo, elevando ao longo da segunda faixa de ângulos da lança 164 da Figura 3), pois o implemento 32 só precisará tipicamente ser inclinado na direção de recuo com tal movimento da lança 24.

[056] Além disso, o sistema de computação 102 também pode ser configurado para aplicar uma metodologia de controle de travamento da válvula mediante a ocorrência de um ou mais outros eventos ou condições de gatilho de travamento. Por exemplo, em uma realização, o sistema de computação 102 pode ser configurado para travar ambas as válvulas de inclinação 116, 118 à medida que a lança 24 é levantada ou baixada através de uma pequena faixa de ângulos de lança definidos em relação ao ângulo da lança de transição de inclinação (por exemplo, faixa 272 mostrada na Figura 3), uma vez que muito pouco movimento da lança é tipicamente necessário em tal faixa angular de ângulos da lança. Além disso, em uma realização, o sistema de computação 102 pode ser configurado para travar uma ou ambas as válvulas de inclinação 116, 118 à medida que a lança é movida para uma pequena faixa angular de ângulos da lança definidos nas extremidades inferior e/ou superior da faixa de deslocamento da lança e/ou nos limites de parada mecânica rígida para a lança 24. Além disso, em uma realização, o sistema de computação 102 pode ser configurado para travar a segunda válvula de inclinação 118 (e, assim, evitar a inclinação do implemento 32 na direção de despejo) quando a orientação angular do implemento 32 atinge um ângulo limite inferior para evitar que o material siga inadvertidamente do material, evitando assim situações que possam levar a riscos de segurança.

[057] Com referência agora à Figura 6, uma curva de controle de lança exemplar 280 para controlar o movimento de uma lança (por exemplo, lança 24 na Figura 1) à medida que ela é elevada da extremidade inferior de sua faixa de deslocamento (indicada pela linha 281) até a extremidade superior de sua faixa de deslocamento (indicado pela linha 282) é ilustrado de acordo com aspectos da presente matéria. Em sistemas convencionais, o comando de controle da lança é tipicamente diminuído progressivamente em uma única taxa constante à medida que a lança 24 é elevada em direção à extremidade superior 282 de sua faixa de deslocamento. Por exemplo, o mapeamento de controle de entrada/saída que correlaciona as entradas de elevação da lança recebidas de um dispositivo de entrada operacionalmente associado (por exemplo, um joystick de controle da lança) é frequentemente aplicado de modo que, com uma entrada constante de elevação da lança a partir do dispositivo de entrada do operador, o comando de controle correspondente da válvula da lança é reduzido a uma taxa constante à medida que o ângulo da lança aumenta com o movimento da lança 24 em direção à extremidade superior 282 da faixa de deslocamento (por exemplo, conforme indicado pela linha sólida 283 e linha tracejada 284 na Figura 6). No entanto, mesmo com tal taxa de diminuição gradual, uma aceleração significativa da lança normalmente ocorre quando a lança se aproxima da extremidade superior 282 de sua faixa de deslocamento devido ao projeto mecânico/geometria do conjunto de elevação 22, o que resulta em um forte impacto contra os batentes da lança mecânica quando a lança 24 atinge a extremidade superior 282 da faixa. Para resolver esse problema, pode ser aplicado um mapeamento de controle de entrada/saída ajustado que varia a taxa de rampa do comando de controle da válvula da lança em uma determinada faixa de ângulos da lança para reduzir a velocidade/aceleração da lança 24 à medida que ela se aproxima da extremidade superior 282 da faixa de deslocamento e, assim, evitar impactos fortes contra os batentes mecânicos.

[058] Por exemplo, em várias realizações, o mapeamento de controle de entrada/saída pode ser ajustado de modo que uma taxa de diminuição variável seja aplicada à medida que a lança 24 é elevada em direção à extremidade superior 282 de sua faixa de deslocamento. Especificamente, como mostrado na Figura 6, o mapeamento de controle de entrada/saída inclui três zonas de diminuição gradual separadas, a saber, uma primeira zona de diminuição gradual que se estende por uma primeira faixa de ângulos de lança 285, uma segunda zona de diminuição gradual que se estende por uma segunda faixa de ângulos de lança 286 e uma terceira zona de diminuição que se estende por uma terceira faixa de ângulos de lança 287. Na primeira zona de diminuição, o mapeamento de controle de entrada/saída aplica uma primeira relação entre o comando de entrada fornecido pelo operador (por exemplo, através do joystick de controle da lança) e o comando de controle da válvula da lança de modo que o comando de controle diminua em uma primeira taxa de diminuição gradual à medida que a lança 24 é elevada ao longo da primeira faixa de ângulos da lança 285 (por exemplo, conforme indicado pela linha contínua 283). No entanto, à medida que a lança transita para a segunda zona de diminuição gradual, o mapeamento de controle de entrada/saída aplica uma segunda relação reduzida entre o comando de entrada fornecido pelo operador e o comando de controle de válvula da lança, de modo que o comando de controle diminui a uma segunda taxa de diminuição gradual mais elevada à medida que a lança 24 é elevada ao longo da segunda faixa de ângulos da lança 286 (por exemplo, conforme indicado pela linha contínua 288). Finalmente, à medida que a lança 24 transita para a terceira zona de diminuição gradual, o mapeamento de controle de entrada/saída aplica novamente a primeira relação entre o comando de entrada fornecido pelo operador e o comando de controle da válvula da lança, de modo que o comando de controle diminui a uma primeira taxa de diminuição gradual à medida que a lança 24 é elevada ao longo da terceira faixa de ângulos da lança 287 até a extremidade superior 282 da faixa de deslocamento (por exemplo, conforme indicado pela linha contínua 289). Essa rampa variável permite que a lança seja levantada de maneira mais controlada, caso se aproxime da extremidade superior de sua faixa de deslocamento.

[059] Deve ser considerado que, embora a realização ilustrada aplique a mesma taxa de diminuição gradual ao longo da primeira e terceira zonas de diminuição, a taxa de rampa pode, em outras realizações, diferir entre a primeira e terceira zonas de diminuição. Além disso, embora a realização ilustrada diminua o comando de controle linearmente, uma relação não linear pode ser definida entre o comando de controle da válvula da lança e o ângulo da lança quando a lança 24 é elevada entre as extremidades superior e inferior 282, 281 de sua faixa de deslocamento.

[060] Como mostrado na Figura 6, em uma realização, as taxas de diminuição gradual aplicadas e as faixas angulares associadas 285, 286, 287 podem ser selecionadas de modo que, quando a lança 24 atinge a extremidade superior 282 de sua faixa de deslocamento, o comando de controle da válvula da lança é igual a um comando de controle final que está logo acima do comando de controle associado ao ponto de ruptura para a válvula de elevação (indicado pela linha 290), como um comando de controle final que excede o comando de controle de ruptura da válvula 290 em menos de 10% ou menos de 5% ou menos superior a 2% ou inferior a 1%. Por exemplo, o ângulo específico da lança no qual a metodologia de controle transita entre a segunda zona de diminuição gradual e a terceira zona de diminuição gradual (por exemplo, conforme indicado pela linha 291) pode ser determinado selecionando o ângulo da lança a partir do qual o comando de controle pode ser diminuído na taxa de rampa aplicável para a terceira zona de diminuição gradual (por exemplo, a primeira taxa de rampa) de modo que o comando de controle de válvula a ser aplicado quando a lança 24 atinge a extremidade superior 282 de sua faixa de deslocamento seja igual ao comando de controle final desejado. Além disso, em uma realização, o ângulo de lança específico no qual a metodologia de controle transita entre a primeira zona de diminuição e a segunda zona de diminuição (por exemplo, conforme indicado pela linha 292) pode ser selecionado com base na cinemática ou geometria do conjunto de elevação da máquina de modo que a taxa de rampa aumentada seja aplicada no, ou em torno do, ponto em que a lança 24 começaria a acelerar assumindo que uma taxa de diminuição constante foi aplicada (por exemplo, assumindo que a linha tracejada 284 foi seguida em oposição à linha contínua 288).

[061] Com referência agora à Figura 7, um diagrama de fluxo de uma realização de um método 300 para ajustar automaticamente a posição de um implemento de um conjunto de elevação de um veículo de trabalho é ilustrado de acordo com aspectos da presente invenção. Em geral, o método 300 será descrito no presente documento com referência ao veículo de trabalho 10 e o sistema 100 e os vários algoritmos/funções de controle descritos acima com referência às Figuras 1–6. No entanto, deve ser considerado por aqueles versados na técnica que o método divulgado 300 pode geralmente ser implementado com qualquer veículo de trabalho com qualquer configuração de veículo adequada e/ou dentro de qualquer sistema com qualquer configuração de sistema adequada, bem como em associação com quaisquer outros algoritmos/funções de controle adequados. Além disso, embora a Figura 7 descreva as etapas executadas em uma ordem específica para fins de ilustração e discussão, os métodos discutidos neste documento não estão limitados a nenhuma ordem ou disposição específica. Um profissional versado na técnica, usando as divulgações fornecidas no presente documento, apreciará que várias etapas dos métodos divulgados neste documento podem ser omitidas, rearranjadas, combinadas e/ou adaptadas de várias maneiras sem se desviar do escopo da presente invenção.

[062] Como mostrado na Figura 7, em (302), o método 300 inclui determinar um ângulo de transição de inclinação da lança para um conjunto de elevação de um veículo de trabalho. Conforme indicado acima, o ângulo de transição de inclinação pode corresponder a uma posição dentro da faixa de deslocamento da lança 24 na qual uma direção de movimento do implemento 32 deve ser invertida para manter o implemento 32 em um ângulo alvo do implemento à medida que a lança 24 está sendo movida ao longo de tal posição. Por exemplo, com referência aos cilindros de inclinação 38, o ângulo de transição de inclinação da lança pode, em geral, corresponder à posição dentro da faixa de deslocamento da lança na qual o(s) cilindro(s) de inclinação 38 deve(m) fazer a transição entre o acionamento e desacionamento para manter o implemento no ângulo alvo do implemento. Em uma realização, o ângulo da lança de transição de inclinação para cada ângulo potencial do implemento do conjunto de elevação 22 pode ser predeterminado e armazenado dentro da memória 106 do sistema de computação 102. Em tal realização, após a seleção do ângulo alvo do implemento para o implemento 32, o sistema de computação 102 pode ser configurado para determinar o ângulo de transição de inclinação da lança associado ao ângulo alvo do implemento selecionado.

[063] Além disso, em (304), o método 300 inclui a determinação de um sinal de controle de circuito fechado associado ao movimento de controle de um implemento do conjunto de elevação com base, pelo menos em parte, no ângulo de transição de inclinação da lança. Especificamente, como indicado acima, o sistema de computação 102 pode ser configurado para determinar um sinal de controle de saída de alimentação direta com base, pelo menos em parte, no ângulo de transição de inclinação da lança. Por exemplo, em uma realização, o sistema de computação pode ser configurado para determinar um diferencial de posição da lança entre o ângulo de transição de inclinação da lança e um ângulo da lança real (por exemplo, um ângulo da lança atual ou um ângulo da lança futuro previsto da lança), com o diferencial de posição da lança sendo usado para gerar o controle de saída de alimentação direta (ou antecipada) (por exemplo, multiplicando o diferencial de posição da lança por um ganho de controle aplicável).

[064] Além disso, em (306), o método 300 inclui gerar um sinal de comando de válvula com base, pelo menos em parte, no sinal de controle de circuito fechado. Por exemplo, como indicado acima, o sistema de computação 102 pode ser configurado para executar um algoritmo de controle de circuito fechado 200 que utiliza uma combinação de controle por alimentação direta e retroalimentação para gerar um comando de válvula de inclinação a fim de controlar a operação das válvulas de inclinação 116, 118.

[065] Referindo-se ainda à Figura 7, em (308), o método 300 inclui controlar uma operação de pelo menos uma válvula associada ao implemento com base, pelo menos em parte, no sinal de comando da válvula para manter o implemento em um ângulo de implemento alvo à medida que uma lança do conjunto de elevação é sendo movida ao longo de sua faixa de deslocamento. Especificamente, conforme indicado acima, o comando de válvula gerado através do algoritmo de controle de circuito fechado 200 pode ser usado para controlar a operação das válvulas de inclinação 116, 118 de uma maneira que faz com que o implemento 32 seja mantido no ângulo alvo do implemento em relação à superfície de condução do veículo (ou em relação a qualquer outro ponto de referência) à medida que a lança 24 está sendo movida ao longo de sua faixa de deslocamento.

[066] Deve ser entendido que as etapas do algoritmo de controle 200 e/ou método 300 são realizadas pelo sistema de computação 102 ao carregar e executar um código de software ou instruções que são armazenadas de forma tangível em um meio legível por computador tangível, tal como em um meio magnético, por exemplo, um disco rígido de computador, um meio óptico, por exemplo, um disco óptico, memória de estado sólido, por exemplo, memória flash ou outro meio de armazenamento conhecido no estado da técnica. Assim, qualquer uma das funcionalidades executadas pelo sistema de computação 102 descrito no presente, tal como o algoritmo de controle 200 e/ou método300, é implementada em código de software ou instruções que são armazenados de forma tangível em um meio legível por computador tangível. O sistema de computação 102 carrega o código de software ou instruções por meio de uma interface direta com o meio legível por computador ou por meio de uma rede com fio e/ou sem fio. Ao carregar e executar tal código de software ou instruções pelo sistema de computação 102, o sistema de computação 102 pode executar qualquer uma das funcionalidades do sistema de computação 102 descrita no presente, incluindo quaisquer etapas do algoritmo de controle 200 e/ou método 300 descritas na presente invenção.

[067] O termo “código de software” ou “código” utilizado na presente invenção refere-se a quaisquer instruções ou conjunto de instruções que influenciam a operação de um computador ou controlador. Eles podem existir em uma forma executável por computador, como código de máquina, que é o conjunto de instruções e dados executados diretamente pela unidade central de processamento de um computador ou por um controlador, uma forma compreensível para humanos, como código-fonte, que pode ser compilado para ser executado por uma unidade de processamento central de um computador ou por um controlador, ou uma forma intermediária, como código objeto, que é produzida por um compilador. Conforme usado neste documento, o termo “código de software” ou “código” também inclui quaisquer instruções de computador compreensíveis por humanos ou conjunto de instruções, por exemplo, um script, que pode ser executado em tempo real com a ajuda de um intérprete executado por uma unidade de processamento central do computador ou por um controlador.

[068] Esta descrição escrita utiliza os exemplos para revelar a tecnologia, inclusive o melhor modo, e também possibilita que qualquer pessoa versada na técnica pratique a tecnologia, inclusive produza e use quaisquer dispositivos ou sistemas e execute quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da presente tecnologia é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram aos versados na técnica. Esses outros exemplos devem estar dentro do escopo das reivindicações se incluírem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações.

Claims

MÉTODO (300) PARA AJUSTAR AUTOMATICAMENTE A POSIÇÃO DE UM IMPLEMENTO (32) de um conjunto de elevação (22) de um veículo de trabalho (10), em que o conjunto de elevação (22) compreende uma lança (24) acoplada ao implemento (32), sendo que o método é (300) caracterizado por compreender: determinar, com o sistema de computação (102), um ângulo de transição de inclinação da lança para o conjunto de elevação (22) que corresponde a uma posição dentro de uma faixa de deslocamento da lança (24) na qual uma direção de movimento do implemento (32) deve ser invertida para manter o implemento (32) em um ângulo desejado à medida que a lança (24) está sendo movida nessa posição; determinar, com o sistema de computação (102), um sinal de controle de circuito fechado associado ao movimento de controle de um implemento (32) com base, pelo menos em parte, no ângulo de transição de inclinação da lança; gerar, com o sistema de computação (102), um sinal de comando de válvula com base, pelo menos em parte, no sinal de controle de circuito fechado; e controlar, com o sistema de computação (102), a operação de pelo menos uma válvula (116, 118) associada ao implemento (32) com base, pelo menos em parte, no sinal de comando da válvula para manter o implemento (32) em um ângulo alvo à medida que uma lança (24) está sendo movida ao longo de sua faixa de deslocamento.
MÉTODO (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende, ainda, receber, com o sistema de computação (102), uma entrada indicativa do ângulo alvo do implemento no qual o implemento (32) deve ser mantido quando a lança (24) estiver sendo movida ao longo de sua faixa de deslocamento
MÉTODO (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a determinação do ângulo de transição de inclinação da lança para o conjunto de elevação (22) compreende a determinação do ângulo de transição de inclinação da lança com base, pelo menos em parte, no ângulo alvo do implemento.
MÉTODO (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o método compreende, ainda, determinar, com o sistema de computação (102), um diferencial de posição da lança entre o ângulo de transição de inclinação da lança e um ângulo real da lança (24); e em que a determinação do sinal de controle de circuito fechado compreende determinar o sinal de controle de circuito fechado em função do diferencial de posição da lança.
MÉTODO (300), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o ângulo real da lança compreende um ângulo atual da lança (24) ou um ângulo futuro previsto da lança (24).
MÉTODO (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma válvula (116, 118) compreende uma válvula de inclinação (116, 118) configurada para regular o fornecimento de fluido hidráulico para um cilindro de inclinação (38) acoplado ao implemento (32), e em que o ângulo de transição de inclinação da lança corresponde à posição dentro da faixa de deslocamento da lança (24) na qual o cilindro de inclinação (38) deve fazer a transição entre o acionamento e desacionamento para manter o implemento (32) no ângulo alvo enquanto a lança (24) está sendo movida nessa posição.
MÉTODO (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma válvula (116, 118) está configurada para ser acionada entre um estado aberto e um estado fechado, e em que um comando de controle de ruptura de válvula está associado a um ponto de ruptura de válvula no qual a pelo menos uma válvula (116, 118) transita entre os estados aberto e fechado, sendo que o método (300) compreende, ainda: identificar, com o sistema de computação (102), uma região de amortecimento da ruptura de válvula em relação ao comando de controle de ruptura de válvula que se estende por uma faixa de comandos de controle de um limite de comando máximo a um limite de comando mínimo; fazer a transição da pelo menos uma válvula (116, 118) do estado aberto para o estado fechado, reduzindo o comando de controle de válvula através da região de amortecimento da ruptura de válvula para um comando de controle reduzido que é menor que o limite de comando mínimo, de modo que o comando de controle reduzido difira do limite de comando mínimo em menos de 5%; e manter o comando de controle de válvula no comando de controle reduzido até que a pelo menos uma válvula (116, 118) seja reconduzida ao estado aberto.
MÉTODO (300), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a redução do comando de controle de válvula através da região de amortecimento da ruptura de válvula compreende a redução do comando de controle de válvula através da região de amortecimento da ruptura de válvula para o comando de controle reduzido a uma taxa de rampa predeterminada.
MÉTODO (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma válvula (116, 118) compreende pelo menos uma válvula de inclinação (116, 118) configurada para regular o fornecimento de fluido hidráulico para um cilindro de inclinação (38) acoplado ao implemento (32), em que o cilindro de inclinação (38) é configurado para girar o implemento (32) tanto em uma primeira direção quanto em uma segunda direção oposta à primeira direção; e em que o método (300) compreende ainda aplicar, com o sistema de computação (102), uma função de controle de travamento de válvula em associação com pelo menos uma válvula de inclinação (116, 118) de modo que o cilindro de inclinação (38) seja impedido de girar o implemento (32) na primeira direção ou segunda direção enquanto a lança (24) está sendo movida em direção ao ângulo de transição de inclinação da lança.
MÉTODO (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma válvula (116, 118) compreende pelo menos uma válvula de inclinação (116, 118) configurada para regular o fornecimento de fluido hidráulico para um cilindro de inclinação (38) acoplado ao implemento (32), em que o cilindro de inclinação (38) é configurado para girar o implemento (32) em relação à lança (24) tanto em uma primeira direção quanto em uma segunda direção oposta à primeira direção; e em que o método (300) compreende ainda aplicar, com o sistema de computação (102), uma função de controle de travamento de válvula em associação com pelo menos uma válvula de inclinação (116, 118) de modo que o cilindro de inclinação (38) seja impedido de girar o implemento (32) tanto na primeira quanto na segunda direção à medida que a lança (24) está sendo movida através de uma faixa predeterminada de ângulo da lança definida em relação ao ângulo de transição de inclinação da lança.
MÉTODO (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma válvula (116, 118) compreende pelo menos uma válvula de inclinação (116, 118) e em que o veículo de trabalho (10) compreende ainda pelo menos uma válvula de elevação (108, 110) configurada para regular o fornecimento de fluido hidráulico para um cilindro de elevação (36) acoplado à lança (24), em que o cilindro de elevação (36) é configurado para elevar e abaixar a lança (24) ao longo da faixa de deslocamento da lança; em que o método (300) compreende ainda: receber, com o dispositivo de computação (102), uma entrada associada ao controle de uma operação do cilindro de elevação (36) para elevar a lança (24) em direção a uma extremidade superior da faixa de deslocamento da lança; e aplicar, com o sistema de computação (102), um mapeamento de controle de entrada/saída em associação com a entrada que especifica que um comando de controle de válvula de elevação para controlar a operação da válvula de elevação (108, 110) é diminuído gradualmente a uma taxa variável à medida que a lança (24) seja elevada em direção à extremidade superior da faixa de deslocamento da lança.
MÉTODO (300), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que: a aplicação do mapeamento de controle de entrada/saída compreende a aplicação do mapeamento de controle de entrada/saída de modo que o comando de controle da válvula de elevação seja: (1) diminuído gradualmente em uma primeira taxa diminuição ao longo de uma primeira faixa de ângulos de lança; e (2) diminuído gradualmente em uma segunda taxa de diminuição ao longo de uma segunda faixa de ângulos de lança; em que a segunda faixa de ângulos da lança está mais próxima da extremidade superior da faixa de deslocamento da lança do que a primeira faixa de ângulos da lança; e a segunda taxa de diminuição é maior do que a primeira taxa de diminuição.
MÉTODO (300), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que: a aplicação do mapeamento de controle de entrada/saída compreende, ainda, aplicar o mapeamento de controle de entrada/saída de modo que o comando de controle da válvula de elevação seja diminuído gradualmente na primeira taxa de diminuição em uma terceira faixa de ângulos da lança; e a segunda faixa de ângulos da lança é definida ao longo da faixa de deslocamento da lança entre a primeira e a terceira faixa de ângulos da lança.
MÉTODO (300), de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o sinal de controle de circuito fechado compreende um sinal de controle por alimentação direta e possui, ainda, a determinação, com o sistema de computação (102), de um sinal de controle por retroalimentação para o implemento (32) com base, pelo menos em parte, em um erro de posição determinado para o implemento (32); e em que a geração do sinal de comando de válvula compreende a geração do sinal de comando de válvula com base, pelo menos em parte, no sinal de controle por alimentação direta e no sinal de controle por retroalimentação.
SISTEMA (100) PARA CONTROLAR A OPERAÇÃO DE UM VEÍCULO DE TRABALHO (10), sendo que o sistema (100) inclui um conjunto de elevação (22) incluindo uma lança (24) e um implemento (32) acoplado à lança (24), o sistema (100) também inclui pelo menos uma válvula de inclinação (116, 118) em comunicação fluida com um cilindro de inclinação correspondente (38), em que a pelo menos uma válvula de inclinação (116, 118) é configurada para controlar o fornecimento de fluido hidráulico ao cilindro de inclinação (38) para ajustar uma posição do implemento (32) em relação à lança (24), e o sistema (100) inclui, ainda, um sistema de computação (102) comunicativamente acoplado à pelo menos uma válvula de inclinação (116, 118), sendo que o sistema (100) é caracterizado por: ter o sistema de computação (102) configurado para: receber uma entrada indicativa de um ângulo alvo do implemento no qual o implemento (32) deve ser mantido enquanto a lança (24) está se movendo ao longo de uma faixa de deslocamento da lança (24); determinar um ângulo de transição de inclinação da lança para o conjunto de elevação (22) com base, pelo menos em parte, no ângulo alvo do implemento, em que o ângulo de transição de inclinação da lança corresponde a uma posição dentro da faixa de deslocamento da lança na qual o cilindro de inclinação (38) deve fazer a transição entre ser acionado e desacionado para manter o implemento (32) no ângulo alvo do implemento enquanto a lança (24) estiver se movendo ao longo de tal posição; determinar um sinal de controle de circuito fechado associado ao movimento de controle do implemento (24) com base, pelo menos em parte, no ângulo de transição de inclinação da lança; gerar um sinal de comando de válvula com base, pelo menos em parte, no sinal de controle de circuito fechado; e controlar a operação da pelo menos uma válvula de inclinação (116, 118) com base, pelo menos em parte, no sinal de comando da válvula para manter o implemento (32) no ângulo alvo à medida que a lança (24) está se movendo ao longo da faixa de deslocamento da lança.