CN105090147A - 用于机器的作业工具俯仰控制系统 - Google Patents

用于机器的作业工具俯仰控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105090147A
CN105090147A CN201510257727.2A CN201510257727A CN105090147A CN 105090147 A CN105090147 A CN 105090147A CN 201510257727 A CN201510257727 A CN 201510257727A CN 105090147 A CN105090147 A CN 105090147A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylinder
pitching
working tool
controller
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510257727.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105090147B (zh
Inventor
J·L·费雷
N·S·多伊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN105090147A publication Critical patent/CN105090147A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105090147B publication Critical patent/CN105090147B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/80Component parts
    • E02F3/84Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
    • E02F3/844Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/7609Scraper blade mounted forwardly of the tractor on a pair of pivoting arms which are linked to the sides of the tractor, e.g. bulldozers
    • E02F3/7618Scraper blade mounted forwardly of the tractor on a pair of pivoting arms which are linked to the sides of the tractor, e.g. bulldozers with the scraper blade adjustable relative to the pivoting arms about a horizontal axis
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/22Synchronisation of the movement of two or more servomotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30Directional control
    • F15B2211/305Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/3059Assemblies of multiple valves having multiple valves for multiple output members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7107Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders the output members being mechanically linked
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/78Control of multiple output members
    • F15B2211/782Concurrent control, e.g. synchronisation of two or more actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)

Abstract

公开一种用于机器的作业工具俯仰控制系统。所述控制系统可具有第一缸,其操作地连接在作业工具的第一侧与机器的底架之间;第二缸,其操作地连接在作业工具的第二侧与机器的底架之间;以及一个或多个电动液压阀,其能够选择性地调节到缸的加压流体的流动。所述控制系统还可具有控制器,其能够确定作业工具的期望俯仰与作业工具的实际俯仰之间的差,并将所述差与阈值进行比较。控制器还能够根据比较情况运动所述一个或多个电动液压阀以改变到第一缸和第二缸至少之一的加压流体的流动来将作业工具的实际俯仰调整至期望俯仰。

Description

用于机器的作业工具俯仰控制系统
技术领域
本发明针对控制系统,并且更具体地,针对用于机器的作业工具俯仰控制系统。
背景技术
一些土方机器(例如推土机、机动平地机以及除雪机)具有用于推动、搬运和/或倾卸材料的诸如铲、铲斗或犁的正面安装式作业工具。这些作业工具可以通过定位到作业工具的每侧的成对缸倾斜和俯仰。可通过伸出和缩回单个缸或通过伸出一个缸同时缩回另一个缸实现倾斜。可通过同时以相同方向伸出或缩回两个缸分别地实现俯仰。
在这种类型的机器操作时,操作人员和/或自动铲控制系统可以一个或多个方向倾斜作业工具以执行一种或多种操作,例如移动材料和/或转向机器。但是在一些情况下,在倾斜操作过程中一个或多个成对缸的伸出和缩回会非故意地改变作业工具的俯仰。例如,在转向操作中推土机铲的左倾斜和右倾斜会逐渐使铲向外俯仰,导致更加激进的切割缘角度。如果所导致的作业工具俯仰没有被调整,机器的随后操作会是低效的。如果操作人员识别出作业工具的俯仰是不正确的,操作人员会不得不手动调整俯仰,使机器的控制复杂并且打断正在执行的操作。
在1999年1月26日授予Yamamoto等人的美国专利No.5862868(’868专利)中公开了用于调整作业工具的俯仰的控制系统的一种示例。特别地,’868专利公开一种控制系统,其在推土机已经完成挖掘、搬运或倾卸土方操作之后,在推土机向后行进的同时自动地重新将推土机铲设置成预先确定的挖掘俯仰。虽然’868专利的控制系统可简化推土机铲的控制,但是其没有解决由铲俯仰的非故意改变所引起的问题。也就是说,虽然在机器已经完成操作时(诸如当机器向后行进时)将作业工具(诸如’868专利的推土机铲)自动重新设置成特定俯仰,但是作业工具俯仰的任何非故意改变可能已经产生了影响并导致机器的低效操作。
本发明针对克服以上提出的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。
发明内容
一方面,本发明针对用于机器的控制系统。所述控制系统可包括第一缸,其操作地连接在作业工具的第一侧与机器的底架之间;第二缸,其操作地连接在作业工具的第二侧与机器的底架之间;以及一个或多个电动液压阀,其能够选择性地调节到第一缸和第二缸的加压流体的流动。所述控制系统还可包括控制器,其能够确定作业工具的期望俯仰与作业工具的实际俯仰之间的差,并将所述差与阈值进行比较。控制器还能够根据比较情况运动所述一个或多个电动液压阀以改变到第一缸和第二缸至少之一的加压流体的流动来将作业工具的实际俯仰调整至期望俯仰。
另一方面,本发明还针对控制作业工具的方法。所述作业工具可以通过第一缸和第二缸操作地连接到机器的底架。所述方法可包括测量第一缸和第二缸至少之一的实际缸位移位置。所述方法还可包括根据至少当前作业工具模式和实际缸位移位置确定作业工具的期望俯仰和作业工具的实际俯仰之间的差,并将所述差与阈值进行比较。所述方法可进一步包括根据比较情况运动一个或多个电动液压阀以改变到第一缸和第二缸至少之一的加压流体的流动来将作业工具的实际俯仰调整至期望俯仰。
附图说明
图1是示意性公开移动机器的示意图;和
图2是可与图1的机器一起使用的示意性公开液压系统的示意图。
具体实施方式
图1示出具有协作完成任务的多个系统和组件的示意性机器10。机器10可以具体为执行一些类型操作的移动机器,所述操作与诸如采矿业、建筑业、农业、运输业或本领域已知的其它行业有关。例如,机器10可以是诸如推土机、机动平地机、除雪机或类似机器的材料搬运机器。机器10可包括能够运动作业工具14的实施系统12;用于推进机器10的驱动系统16;向实施系统12和驱动系统16提供动力的动力源18;以及用于控制实施系统12、驱动系统16和/或动力源18的控制系统19。
实施系统12可包括通过流体致动器作用以用于运动作业工具14的连杆结构。具体地,实施系统12可包括在近端24处枢转地连接到驱动系统16并在相对的远端26处分别连接到作业工具14的左侧底边和右侧底边的左推臂20和右推臂22。一对相对的左液压缸34和右液压缸36可操作地分别连接在作业工具14的左侧上边和右侧上边与左推臂20和右推臂22的中间部分之间,以相对于框架30倾斜和俯仰作业工具14。特别地,液压缸34、36不同量和/或不同方向的伸出或缩回可使作业工具14绕竖直轴线38倾斜。相反地,液压缸34、36的相同方向等量的伸出或缩回可使作业工具14在竖直平面中绕水平轴线40俯仰。
许多不同的作业工具14能够附接到单个机器10并且能够由操作人员和/或控制系统19控制。作业工具14可包括用来执行特定任务的任何装置,例如,铲、铲斗、犁或本领域已知的其它任务执行装置。虽然图1的实施例中被连接以相对于机器10的框架30在竖直方向和水平方向枢转,但是作业工具14可额外地提升、滑动、摆动或以本领域已知的任何其它方式运动。
驱动系统16可包括形成机器10的底架的部分的相对底架总成42(图1中只示出一个)。每个底架总成42可具有链轮44,其由动力源18驱动以旋转相应的循环履带46。每个底架总成42还可包括框架部件48,其操作地连接到链轮44和/或框架30以支撑左推臂20和右推臂22中相应的一个的近端24。可以预见驱动系统16可以替代地包括履带46之外的牵引装置,例如轮、带或其它已知的牵引装置。
动力源18可以具体为发动机,例如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料发动机或本领域已知的任何其它类型的燃烧发动机。可以预见动力源18可以替代地具体化为非燃烧动力源,例如燃料电池、功率储存装置或其它已知的源。动力源18可产生机械动力输出或电力输出,其可用来经由驱动系统16推进机器10并可被转化成用于运动液压缸34、36的液压动力。
控制系统19可包括能够提供实施系统12的手动和/或自动控制的组件。例如,控制系统19可包括一个或多个接口装置50和控制器52。接口装置50可由操作人员操纵以通过产生表示期望运行的比例位移信号来使机器10开始运动。在一种实施例中,接口装置50可包括与作业工具14的倾斜运动和俯仰运动的控制相关联的操纵杆。如果需要的话,可以预见除了操纵杆之外或者作为替代,操作站内可设置有用于机器10的运动控制的诸如踏板、控制杆、方向盘以及本领域已知的其它装置的操纵杆外的接口装置50。
控制器52可包括存储器、辅助存储设备、时钟、以及协作完成根据本发明的任务的一个或多个处理器。很多市场上能够买到的微处理器都能够执行控制器52的功能。应该意识到控制器52可容易地具体化为能够控制机器10的许多其它功能的通用机器控制器。各种已知电路可与控制器52相关联,包括信号调节电路、通信电路、以及其它适合的电路。还应该意识到控制器52可包括能够允许控制器52执行根据本发明的功能的一个或多个专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、计算机系统、以及逻辑电路。
控制器52能够从接口装置50接收控制信号并使用该控制信号以操纵实施系统12实现期望效果。例如,控制器52能够根据从接口装置50接收的倾斜和/或俯仰指令使一个或多个缸34、36伸出和/或缩回以倾斜和/或俯仰作业工具14。此外,控制器52能够例如根据一个或多个储存的自动控制程序自动地控制作业工具14。例如,控制器52能够随机器10执行操作自动地倾斜和/或俯仰作业工具14。
如图2中所示,每个液压缸34、36可包括管66,其具有操作地连接到推臂20、22之一的封闭端(参照图1);和活塞总成68,其具有通过管66的开口端伸出的用于连接到作业工具14的杆74。活塞总成68可与管66布置成形成首端压力室70和杆端压力室72。首端压力室70和杆端压力室72可分别被选择性地供应加压流体和排出加压流体以使活塞总成68和连接杆74在管66内移动,从而改变液压缸34或36的有效长度。流体进入和离开首端压力室70和杆端压力室72的流速可与液压缸34、36的速度有关,而首端压力室70和杆端压力室72之间的压力差可与液压缸34、36作用在作业工具14上的力有关(参照图1)。
机器10可包括液压系统76,其具有如上所述的协作引起液压缸34、36的伸出和缩回运动的多个流体组件。具体地,液压系统76可包括保持流体供应的罐78,和能够使流体加压并将加压流体选择性地引导至每个液压缸34、36的主源80。主源80可经由罐通道82连接到罐78,并经由公共供应通道84和分开的首端通道86和杆端通道88连接到每个液压缸34、36。罐78可经由公共排出通道(未示出)和首端通道86和杆端通道88连接到每个液压缸34、36。液压系统76还可包括定位在液压缸34、36和罐78和主源80之间的一个或多个阀以调节通过相应通道(例如,通道84-88)的流体流动。
主源80能够从一个或多个罐78吸引流体并将流体加压至预定的水平。具体地,主源80可具体为泵送机构,例如,具有根据负荷感应通道内的流体压力调节主源80的排量的排量致动器的变量泵、具有选择性地降低主源80上的负荷的卸荷阀的定量泵(未示出)、或本领域已知的任何其它类型源。主源80可通过例如中间轴、带(未示出)、电路(未示出)、减速齿轮箱(未示出)、或以其它任何适合的方式连接到机器10的动力源18。
罐78可构成能够保持低压流体供应的容器。所述流体可包括例如,专用液压油、发动机润滑油、传动润滑油、或本领域已知的任何其它流体。机器10内的一个或多个液压系统可从罐78吸引流体并使流体返回罐78。可以预见如果需要的话,液压系统76可连接至多个分开的流体罐78或单个罐78。
液压系统76的阀可设置在公共的或单独的阀块(未示出)内并且包括例如,第一电动液压阀90和第二电动液压阀92。第一电动液压阀90和第二电动液压阀92能够选择性地调节到缸34、36的加压流体的流动。例如,在示意性实施例中,第一电动液压阀90可以是倾斜/俯仰控制阀而第二电动液压阀92可以是倾斜/俯仰模式控制阀。但是应该理解,液压系统76可以任何方式配置有任意数量的源、阀以及其它组件,使得缸34和36可伸出和/或缩回以使作业工具14倾斜和/或俯仰。
在示意性实施例中,第一电动液压阀90可以是比例流量阀,其从公共供应通道84接收加压流体并根据选定比例在缸34的首端压力室70和第二电动液压阀92之间分配流体。第二电动液压阀92可以是换向阀,其能够将加压流体选择性地分配到缸34和缸36的一个或多个室。例如,第二电动液压阀92能够将加压燃料选择性地分配到缸34的杆端压力室72和缸36的首端压力室70和杆端压力室72。第二电动液压阀92能够在对应于不同控制模式的不同控制位置之间运动。例如,第二电动液压阀能够在单倾斜模式、双倾斜模式以及俯仰模式之间运动。
如图2所示,控制器52可操作地连接至第一电动液压阀90和第二电动液压阀92。控制器52能够控制第一电动液压阀90和第二电动液压阀92以控制加压流体到缸34、36的流动。例如,控制器52能够向第一电动液压阀90和第二电动液压阀92传递信号以使第二电动液压阀92运动至选定模式(例如,俯仰模式)并且使第一电动液压阀90在缸34和缸36(其中一些可通过第二电动液压阀92引导)之间分配某种比例的(例如,等量)加压流体。以此方式,控制器52能够控制液压系统76倾斜和/或俯仰作业工具14。
在示意性实施例中,控制系统19能够自动地控制和纠正作业工具14的俯仰。特别地,控制器52能够确定作业工具14的实际俯仰(例如,作业工具在其确定的某一时间的当前俯仰)是否等于期望俯仰,并且如果不等于,则将实际俯仰纠正为期望俯仰。在示意性实施例中,控制器52能够通过确定机器10的当前操作模式和通过确定对应于当前操作模式的作业工具俯仰来确定作业工具的期望俯仰。例如,控制器52可确定机器10是处于搬运模式,和确定对应于搬运模式的俯仰位置。
俯仰位置可由缸34和/或36的缸位移位置限定,虽然其它标准也是可能的(例如,作业工具位置、切割缘角度、相对作业工具角度等)。如本文使用的,缸位移位置是指杆74在管66中的相对位置。所述位置可依据自最小缩回位置的距离、自最大伸出位置的距离、最大伸出比例等进行限定。
为了确定作业工具14的实际俯仰,控制系统19能够测量缸34、36至少之一的实际缸位移位置(例如,在测量时的当前缸位移位置)。如本文使用的,测量是指根据测量和/或计算而对参数进行的确定或估计。为了确定缸34和/或36的实际缸位移位置,控制系统19还可包括与控制器52通信的一个或多个传感器94。
在示意性实施例中,所述一个或多个传感器94可配置并布置成产生表示与作业工具14的俯仰有关的一个或多个参数的信号。例如,传感器94可以是位置传感器(例如,缸内杆/磁传感器),一个定位在每个缸34、36中并且能够测量每个缸34、36的缸位移位置。
在另一实施例中,控制器52能够通过在时间上积分缸34、36的速度来确定缸34、36的缸位移位置。在一种实施例中,可通过测量加压流体到每个缸34、36的流动速度来确定缸34、36的速度。例如,传感器94可以是能够测量到缸34、36的每个室的流动速度的流动测量装置。根据测量的流动速度,缸34和/或36的速度可被确定,可随时间对其追踪并将其用来确定实际缸位移位置。
替代地,控制器52能够根据一个或多个已知参数(例如来自主源80的加压流体的体积流率和缸34和/或36的至少一个压力室70、72的面积)测量到缸34、36的每个室的流动速度。在一些实施例中,传感器94可包括能够测量到缸34、36的流动的压力的压力传感器。控制器52能够根据来自传感器94的压力测量确定体积流率,其可被用来确定缸速度,并最终确定缸位移位置。
工业实用性
公开的控制系统可与具有能够倾斜和俯仰的作业工具的任何机器一起使用。公开的控制系统在应用于具有作业工具(例如,铲)并且作业工具俯仰对于高效操作具有重要作用的机器(例如,推土机)时是特别有用的。公开的控制系统适于纠正实际作业工具俯仰不等于期望作业工具俯仰的情况,从而促进相关机器的简化控制和高效操作。现在详细描述控制系统19的操作。
在操作中,控制器52可根据一个或多个手动和/或自动操作控制电动液压阀90、92倾斜和/或俯仰作业工具14。例如,在作业工具14可能正在搬运和/或推动材料(例如,垃圾)的搬运模式操作过程中,控制器52可控制电动液压阀90、92以将加压流体引导至缸34、36以将作业工具14的俯仰设置成搬运模式俯仰。例如,控制器52可控制电动液压阀90、92以使缸34、36伸出或缩回至对应于搬运模式俯仰的位置。
随着机器10以搬运模式进行操作,控制器52可开始一个或多个倾斜操作。控制器52可执行倾斜操作,例如,转向机器10和/或正被搬运的材料(诸如保持机器和材料在作业区域内或特定路径上)。控制器52可控制电动液压阀90、92伸出一个缸34、36和/或缩回另一个缸34、36以向左和/或向右倾斜作业工具14以相应地引导机器10和材料。控制器52可在执行搬运模式操作的过程中执行多个倾斜操作。在完成搬运模式操作之后,控制器52可使作业工具14运动至具有对应于另一模式的俯仰的位置,诸如用于倾卸材料和/或行进至另一位置以开始新的搬运模式操作。机器10可以该方式循环经过一个或多个操作,例如为了完成任务。
但是在一些情况下,在操作过程中(例如,搬运模式操作)作业工具14的俯仰可能会非故意地改变。例如,随着倾斜操作的执行,作业工具可能会发生“失位(walkout)”,其中作业工具14可能会非故意地向外俯仰。特别地,倾斜操作会导致一个缸34、36伸出或缩回至最小或最大位移位置,同时另一个缸继续伸出或缩回。当倾斜操作完成并且缸返回至相等缸位移位置时,一个缸达到最小或最大位移位置的效果可能不会得到补偿,并且作业工具14会运动至与开始倾斜操作之前的俯仰位置不同的俯仰位置。这些俯仰位置的改变会具有累积效应,导致作业工具14从期望俯仰位置偏离至降低机器操作的效率的程度。例如,在作业工具14是铲的情况下,“失位”会导致比期望的用于搬运操作的切割缘角度更加激进的切割缘角度,导致机器10在此操作过程中的效率较低。
在示意性实施例中,控制器52能够在发生非故意改变(诸如由“失位”引起的那些)时执行一个或多个过程以纠正作业工具俯仰。为了确定是否需要纠正,控制器52可将作业工具14的期望俯仰与作业工具14的实际俯仰进行比较,并根据比较情况调整实际俯仰。例如,控制器52可确定作业工具14的期望俯仰与作业工具14的实际俯仰之间的差,比较差与阈值,并根据比较情况运动一个或多个电动液压阀90、92以改变到缸34、36的加压流体的流动以将作业工具14的实际俯仰调整成期望俯仰。
控制器52能够以本领域已知的任何方式确定作业工具14的期望俯仰。例如,控制器52能够确定对应于期望作业工具俯仰的期望缸位移位置。控制器52能够通过确定当前作业工具模式并根据当前作业工具模式确定期望缸位移位置来确定期望缸位移位置。例如,控制器52可确定当前作业工具模式(例如,搬运操作模式)并使用一个或多个查找表来确定对应于当前作业模式的缸位移位置(例如,对应于搬运操作模式的缸位移位置)。
控制器52能够以各种方式测量作业工具14的实际俯仰。例如,控制器52可使用传感器94测量缸34和36的实际缸位移位置,所述传感器94可以是布置在每个缸34、36中的位置传感器。传感器94可产生控制器52可接收和理解的表示缸位移位置的信号。
在另一种实施例中,控制器52能够通过测量到缸34、36的每个压力室70、72的加压流体的流动来测量缸34和36的实际缸位移位置。例如,传感器94可以是能够测量到缸34和36的加压流体的流动速度的流动测量装置,控制器52可利用其计算缸位移位置(例如,通过在时间上积分缸速度)。
在一些实施例中,代替用流动测量装置直接测量流动速度,控制器52可使用其它的测量或已知参数(例如体积流率和首端室70和杆端室72的面积)测量流动速度。控制器52可根据这些参数使用以下算法来计算缸速度:
向左倾斜时:
V RtCyl = Q pump A RtHE , V LtCyl = - Q pump A RtRE A RtHE A LtRE ,
向右倾斜时:
V RtCyl = - Q pump Q LtRE A LtHE A RtRE , V LtCyl = A pump A LtRE ,
其中,VRtCyl为缸34的速度,VLtCyl为缸36的速度,Qpump为来自主源80的体积流率,ARtHE为缸34的首端压力室70的面积,ARtRE为缸34的杆端压力室72的面积,ALtHE为缸36的首端压力室70的面积,并且ALtRE为缸36的杆端压力室72的面积。在一些实施例中,Qpump可以是已知量(例如,由控制器52选定),并且/或者可以根据来自一个或多个传感器94的一个或多个信号计算,所述一个或多个传感器94可以是一个或多个压力传感器。
根据以上描述的一种或多种测量技术,控制器52可以确定可对应于作业工具14的实际俯仰的缸34、36的实际缸位移位置。应该理解控制器52可测量缸34、36之一或二者的实际缸位移。在示意性实施例中,控制器52可测量缸34、36的缸位移位置并确定平均缸位移位置。
在确定作业工具14的期望俯仰和作业工具14的实际俯仰之后,控制器52可确定它们之间的差。例如,控制器52可将缸34、36的期望缸位移位置与缸34、36的测量位移位置进行比较,并确定差。在示意性实施例中,控制器52可计算缸34、36的平均缸位移位置与对应于当前作业工具模式的缸位移位置之间的差。该差可对应于可能已经发生的作业工具俯仰的非故意改变,例如由于作业工具“失位”和/或其它因素导致的改变。
在示意性实施例中,控制器52可将确定的差与阈值进行比较,并根据比较情况调整作业工具14的俯仰。例如,如果差等于或超出阈值,控制器52会运动一个或多个电动液压阀90、92以改变到第一缸34和第二缸36的加压流体的流动以将作业工具的实际俯仰调整至期望俯仰。在示意性实施例中,阈值可依据缸位移位置进行限定。例如,阈值可以是约2英寸的缸位移。在示意性实施例中,控制器52可纠正作业工具14的俯仰约等于确定差的量。所导致的纠正会将作业工具14的实际俯仰运动至期望俯仰。
在示意性实施例中,控制器52可在机器10以搬运模式操作的同时以预定的间隔比较期望作业工具俯仰与实际作业工具俯仰之间的差。以此方式,控制器52可在操作(例如,搬运模式操作)的执行过程中补偿作业工具14的俯仰的非故意改变。在一些情况下,控制器52可确定在纠正作业工具俯仰的同时应该执行倾斜操作(例如,为了转向机器10)。在示意性实施例中,控制器52可对倾斜操作给予优先而在执行倾斜操作时停止调整作业工具14的俯仰。在倾斜操作完成之后,控制器52可再次测量实际作业工具俯仰以确定是否需要进一步纠正(例如,俯仰差仍然超出阈值)。
类似地,在一些情况下,控制器52可确定在纠正作业工具俯仰的同时应该执行非补偿俯仰操作(例如,调整作业工具14从一个位置到另一个位置的期望俯仰的操作)。例如,控制器52可在缸34、36执行调整以将实际俯仰纠正至期望俯仰的同时接收来自接口装置50的指令或自动控制程序以执行非补偿俯仰操作。在示意性实施例中,控制器52可对非补偿俯仰操作给予优先而在执行非补偿俯仰操作时停止纠正作业工具14俯仰的调整。在非补偿俯仰操作完成之后,控制器52可再次测量实际作业工具俯仰并将结果与新的期望俯仰进行比较,并且/或者可完全暂停纠正作业工具14的俯仰直到进行下一个搬运周期。
示意性公开的控制系统19可包括控制器52,其能够执行以上描述的一个或多个过程以为机器10纠正作业工具俯仰。以此方式,控制系统19可补偿任何非故意的俯仰改变,这可帮助防止机器10的低效使用。另外,可以简化作业工具14的控制,因为操作人员不需要执行手动操作来纠正作业工具俯仰。
对于本领域技术人员来说,可对本发明的控制系统做出各种修改和变化而不脱离本发明的范围是显而易见的。本领域技术人员通过对说明书的研究和对公开实施例的实践,其它实施例是显而易见的。应将说明书和示例视为仅是示意性的,实际范围由所附权利要求书确定。

Claims (10)

1.一种用于机器的控制系统,包括:
第一缸,其操作地连接在作业工具的第一侧与机器的底架之间;
第二缸,其操作地连接在作业工具的第二侧与机器的底架之间;
一个或多个电动液压阀,其能够选择性地调节到第一缸和第二缸的加压流体的流动;以及
控制器,其能够:
确定作业工具的期望俯仰与作业工具的实际俯仰之间的差;
将所述差与阈值进行比较;以及
根据比较情况运动所述一个或多个电动液压阀以改变到第一缸和第二缸至少之一的加压流体的流动来将作业工具的实际俯仰调整至期望俯仰。
2.根据权利要求1所述的控制系统,其中,确定作业工具的期望俯仰与作业工具的实际俯仰之间的差包括:
确定对应于作业工具的期望俯仰的期望缸位移位置,
测量实际缸位移位置,以及
确定期望缸位移位置与实际缸位移位置之间的差。
3.根据权利要求2所述的控制系统,其中,控制器还能够确定当前作业工具模式,并根据当前作业工具模式确定期望缸位移位置。
4.根据权利要求2所述的控制系统,其中,实际缸位移位置是第一缸和第二缸的平均位移位置。
5.根据权利要求2所述的控制系统,还包括能够产生表示作业工具俯仰的参数的信号的至少一个传感器,其中,控制器与所述至少一个传感器通信并且能够至少根据所述信号确定实际缸位移位置。
6.根据权利要求2所述的控制系统,其中,控制器还能够:
确定加压流体的体积流率和第一缸和/或第二缸的至少压力室的面积,
根据所述体积流率和所述面积确定第一缸和第二缸至少之一的速度,以及
根据所述速度确定实际缸位移位置。
7.根据权利要求1所述的控制系统,其中,控制器还能够在执行倾斜操作或非补偿俯仰操作时停止调整作业工具的俯仰。
8.一种用于控制通过第一缸和第二缸操作地连接至机器的底架的作业工具的方法,所述方法包括:
测量第一缸和第二缸至少之一的实际缸位移位置;
至少根据当前作业工具模式和实际缸位移位置确定作业工具的期望俯仰与作业工具的实际俯仰之间的差;
将所述差与阈值进行比较;以及
根据比较情况运动一个或多个电动液压阀以改变到第一缸和第二缸至少之一的加压流体的流动来将作业工具的实际俯仰调整至期望俯仰。
9.根据权利要求8所述的方法,还包括在执行倾斜操作或非补偿俯仰操作时停止调整作业工具的俯仰。
10.根据权利要求8所述的方法,还包括在机器以搬运模式操作时将作业工具的俯仰调整至期望俯仰。
CN201510257727.2A 2014-05-19 2015-05-19 用于机器的作业工具俯仰控制系统 Active CN105090147B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/280,875 US9593461B2 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Work tool pitch control system for a machine
US14/280,875 2014-05-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105090147A true CN105090147A (zh) 2015-11-25
CN105090147B CN105090147B (zh) 2018-11-06

Family

ID=54538050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510257727.2A Active CN105090147B (zh) 2014-05-19 2015-05-19 用于机器的作业工具俯仰控制系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9593461B2 (zh)
CN (1) CN105090147B (zh)
AU (1) AU2015202190A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9617710B2 (en) * 2014-06-18 2017-04-11 Komatsu Ltd. Work vehicle and method for controlling work vehicle
US9863120B2 (en) * 2015-04-29 2018-01-09 Caterpillar Inc. System and method for controlling a machine implement
US10005395B2 (en) * 2015-11-19 2018-06-26 Caterpillar Inc. Control system for ladder and machine using the same
US9945096B2 (en) 2016-02-10 2018-04-17 Deere & Company Force-based work vehicle blade pitch control
US10648154B2 (en) * 2018-02-28 2020-05-12 Deere & Company Method of limiting flow in response to sensed pressure
US10829907B2 (en) 2018-02-28 2020-11-10 Deere & Company Method of limiting flow through sensed kinetic energy
US11293168B2 (en) 2018-02-28 2022-04-05 Deere & Company Method of limiting flow through accelerometer feedback
US10954650B2 (en) 2018-02-28 2021-03-23 Deere & Company Hydraulic derate stability control
US10954654B2 (en) 2018-02-28 2021-03-23 Deere & Company Hydraulic derate stability control and calibration
US11525238B2 (en) 2018-02-28 2022-12-13 Deere & Company Stability control for hydraulic work machine
US11053662B2 (en) * 2018-09-13 2021-07-06 Deere & Company Motor grader
US11053663B2 (en) * 2018-09-13 2021-07-06 Deere & Company Agricultural machine having a processor configured to track a position of a draft frame
US11512447B2 (en) 2018-11-06 2022-11-29 Deere & Company Systems and methods to improve work machine stability based on operating values
RU2705627C1 (ru) * 2019-02-05 2019-11-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет" Гидропривод бульдозера
US11926988B2 (en) * 2020-09-22 2024-03-12 Deere & Company Work machine with automatic pitch control of implement

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5551518A (en) * 1994-09-28 1996-09-03 Caterpillar Inc. Tilt rate compensation implement system and method
JP3516279B2 (ja) 1995-01-27 2004-04-05 株式会社小松製作所 ブルドーザの土工板姿勢制御装置およびその制御方法
JP3256405B2 (ja) * 1995-03-23 2002-02-12 株式会社小松製作所 ブルドーザの土工板制御装置およびその制御方法
CN1179194A (zh) * 1995-03-23 1998-04-15 株式会社小松制作所 推土机的铲斗控制装置及其控制方法
US5622226A (en) * 1996-01-29 1997-04-22 Caterpillar Inc. Method for controlling bounce of a work implement
US5653155A (en) * 1996-01-29 1997-08-05 Caterpillar Inc. Method and apparatus for single lever control of multiple actuators
JP3763638B2 (ja) 1997-05-15 2006-04-05 株式会社小松製作所 ブルドーザのドージング装置
WO2000036231A1 (en) 1998-12-18 2000-06-22 Caterpillar Inc. Method and apparatus for controlling a work implement
US8919455B2 (en) 2008-03-07 2014-12-30 Deere & Company Dozer blade pitch control system
US8141650B2 (en) 2008-06-24 2012-03-27 Deere & Company Automatic depth correction based on blade pitch
US8095281B2 (en) * 2008-12-11 2012-01-10 Caterpillar Inc. System for controlling a hydraulic system
CN201653131U (zh) * 2009-09-28 2010-11-24 中冶东方工程技术有限公司 一种用于大型步进式炉步进梁液压升降系统
US8893818B2 (en) * 2010-12-17 2014-11-25 Caterpillar Inc. Hydraulic system having dual tilt blade control
US8813486B2 (en) * 2011-02-28 2014-08-26 Caterpillar Inc. Hydraulic control system having cylinder stall strategy
US8886415B2 (en) * 2011-06-16 2014-11-11 Caterpillar Inc. System implementing parallel lift for range of angles
JP5442815B2 (ja) 2012-08-06 2014-03-12 株式会社小松製作所 作業機械及び作業機械のブレードの自動制御方法
US9043097B2 (en) * 2012-10-17 2015-05-26 Caterpillar Inc. System and method for estimating machine pitch angle
US9458600B2 (en) * 2013-05-15 2016-10-04 Deere & Company Method for controlling an implement associated with a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
US20150330057A1 (en) 2015-11-19
US9593461B2 (en) 2017-03-14
AU2015202190A1 (en) 2015-12-03
CN105090147B (zh) 2018-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105090147A (zh) 用于机器的作业工具俯仰控制系统
US9487931B2 (en) Excavation system providing machine cycle training
AU2011329243B2 (en) Control system for a machine
US9790661B2 (en) Hydraulic system having dual tilt blade control
JP5814190B2 (ja) 速度に基づくフィードフォワード制御を実装するリフトシステム
CN101932774B (zh) 工具控制系统
JP6001569B2 (ja) ポンプトルク制限を実施する油圧制御システム
US8886415B2 (en) System implementing parallel lift for range of angles
CN205225907U (zh) 具有控制多轴工具的输入装置的机器
KR20110097804A (ko) 토공 기계의 블레이드 레벨 제어용 시스템 및 방법
JP2007147074A (ja) 複数アクチュエータの圧力に基づく流れ制御システム
US10787788B2 (en) Work machine and control method for work machine
WO2017094463A1 (ja) 作業機械の操作支援装置
AU2018334390B2 (en) System and method for planning travel path for work machine, and work machine
US9249555B2 (en) Hydraulic system having fixable multi-actuator relationship
US9617710B2 (en) Work vehicle and method for controlling work vehicle
JP2013083143A (ja) ドーザ排土板のチルトおよびピッチの機能を実施するための二重シリンダ
CN206486917U (zh) 机器上的液压系统
US9534616B2 (en) System for estimating a sensor output
US20190032302A1 (en) Work machine and control method for work machine
US11821162B2 (en) System and method for adaptive calibration of blade position control on self-propelled work vehicles
JP2023165048A (ja) 作業機械

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant