CN105526211B - 具有改进的装载机/器具位置控制和返回就位功能的作业车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动地控制作业车辆的提升组件的操作的方法，其可以大致包括：接收与使提升组件的装载机臂和/或器具运动到预定位置相关的输入；以及监测装载机臂和/或器具相对于预定位置的位置。此外，当与装载机臂和/或器具相关的基准部位位于相对于与该预定位置相关的外部阈值边界外侧时，该方法可以包括发送第一命令信号，以使装载机臂和/或器具朝向预定位置运动。此外，当基准部位在外部阈值边界内运动时，该方法可以包括发送第二命令信号，以便当装载机臂和/或器具运动靠近预定位置时装载机臂和/或器具的运动速度斜降。

Description

具有改进的装载机/器具位置控制和返回就位功能的作业 车辆

技术领域

本发明整体涉及作业车辆，更具体地，本发明涉及用于自动地控制作业车辆的提升组件的操作以允许车辆的装载机臂和/或器具运动或返回到预定位置的系统和方法。

背景技术

具有提升组件的作业车辆，例如滑移装载机、伸缩式处理机、轮式装载机、挖掘装载机、叉车、紧凑型履带式装载机和类似作业车辆，是建筑工程工业的支柱。例如，滑移装载机通常包括枢转连接到车辆的底盘的一对装载机臂，所述一对装载机臂可以在操作者的命令下升高和降低。装载机臂通常具有附接到其端部的器具，由此在装载机臂升高和降低时允许器具相对于地面运动。例如，铲斗通常联接到装载机臂，其允许滑移装载机用来围绕工地运载供应物或颗粒物，例如碎石、沙子或粉尘。

过去已经公开了控制系统，其允许将用于装载机臂或器具的预定位置存储在车辆的控制器中。在操作者选择预定位置的情况下，控制器试图自动控制装载机臂或器具的运动，以便将这样的部件运动到预定位置。遗憾的是，现有的控制系统通常缺乏响应于操作者的预定位置选择而精确定位装载机臂或器具的能力。例如，这些控制系统通常采用简单的开环控制算法，其不能够提供将装载机臂或器具正确地定位在操作者选择的位置处所需的精度。具体地，常规的控制系统通常导致操作者选择的位置的调整不足或调整过度。

因此，在技术上需要自动地控制车辆的提升组件的操作以允许装载机臂和/或器具精确地且高效地运动到操作者选择的预定位置的改进的系统和方法。

发明内容

本发明的各方面和优点将在以下的描述中部分地说明，或者可以从说明书中是明显的，或者可以通过实施本发明而得以获悉。

在一个方面中，本发明涉及自动地控制作业车辆的提升组件的操作的方法，其中提升组件包括器具和联接到器具的一对装载机臂。该方法整体可以包括：接收与使装载机臂和/或器具运动到预定位置的指令相关的输入；以及监测装载机臂和/或器具相对于预定位置的位置。此外，当与装载机臂和/或器具相关的基准部位位于相对于与该预定位置相关的基准位置限定的外部阈值边界外侧时，该方法可以包括发送至少一个第一命令信号，以使装载机臂和/或器具朝向预定位置运动，其中第一命令信号与使装载机臂和/或器具以对应于期望恒定速度的运动速度进行运动相关。此外，当基准部位在外部阈值边界内运动时，该方法可以包括发送至少一个第二命令信号，以便当装载机臂和/或器具运动靠近预定位置时装载机臂和/或器具的运动速度从恒定速度斜降。

在另一个方面中，本发明涉及自动地控制作业车辆的提升组件的操作的方法，其中提升组件包括器具和联接到器具的一对装载机臂。该方法整体可以包括：接收与使装载机臂和/或器具运动到预定位置的指令相关的输入；以及监测装载机臂和/或器具相对于预定位置的位置。此外，当与装载机臂和/或器具相关的基准部位位于相对于与该预定位置相关的基准位置限定的外部阈值边界外侧时，该方法可以包括：利用闭环速度控制子算法生成至少一个第一命令信号；以及将第一命令信号发送到至少一个阀，以使装载机臂和/或器具朝向预定位置运动，其中第一命令信号与使装载机臂和/或器具以对应于期望恒定速度的运动速度进行运动相关。此外，当基准部位在外部阈值边界内运动时，该方法可以包括：利用闭环速度控制子算法或闭环位置控制子算法生成至少一个第二命令信号；以及将第二命令信号发送到所述至少一个阀，以便当装载机臂和/或器具运动靠近预定位置时装载机臂和/或器具的运动速度从期望恒定速度斜降。

参考以下的说明书和所附的权利要求，将会更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。被并入本文中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

参考附图，在说明书中描述了针对本领域普通技术人员的本发明的完全和全部公开，包括其最佳模式，其中：

图1示出了作业车辆的一个实施例的侧视图；

图2示出了根据本发明各方面的用于控制作业车辆各种部件的合适控制系统的一个实施例的示意图，具体示出了被构造成用于控制作业车辆各种液压部件(例如作业车辆的阀和相关的液压缸)的控制系统；

图3示出了图1所示的作业车辆的另一个侧视图，具体示出了可以存储在车辆控制器中以用于自动地定位车辆的装载机臂的两个不同预定位置；

图4示出了图1所示的作业车辆的器具的侧视图，具体示出了可以存储在车辆控制器中以用于自动地定位该器具的两个不同预定位置；

图5示出了图1所示的作业车辆的另一个侧视图，具体示出了绕与用于装载机臂的预定位置相关的基准位置限定的外部和内部阈值边界；

图6示出了根据本发明各方面的能够在使装载机臂和/或器具运动到其一个预定位置时使用的合适速度分布的示例性曲线；

图7示出了图4所示的器具的另一个侧视图，示出了绕与用于器具的预定位置相关的基准位置限定的外部和内部阈值边界；

图8示出了根据本发明各方面的可以用来自动地控制装载机臂和/或器具的位置的闭环控制算法的一个实施例的流程图；

图9示出了根据本发明各方面的可以实施的闭环速度控制子算法的一个实施例的流程图；

图10示出了根据本发明各方面的可以实施的闭环位置控制子算法的一个实施例的流程图；

图11示出了根据本发明各方面的可以用来自动地控制装载机臂和/或器具的位置的半闭环控制算法的一个实施例的流程图；以及

图12示出了根据本发明各方面的可以用来自动地控制装载机臂和/或器具的位置的开环控制算法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在，将详细参照本发明的实施例，在附图中示出了这些实施例的一个或多个实例。每个例子都提供为解释本发明，而非限制本发明。事实上，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可在不脱离本发明范围或精神的前提下对本发明作出各种修改和变化。例如，示出为或描述为一个实施例的一部分的特征可以用于另一个实施例，从而又得到另一个实施例。因而，拟由本发明涵盖这些修改和变更，只要这些修改和变更落入后附的权利要求书及其等同物的范围即可。

现在参考附图，图1示出了根据本发明各方面的作业车辆10的一个实施例的侧视图。如图所示，作业车辆10被构造成滑移装载机。然而，在其它实施例中，作业车辆10可以被构造成本领域中已知的任何其他合适的作业车辆，例如包括允许操纵器具的提升组件的任何其它车辆(例如伸缩式处理机、轮式装载机、挖掘装载机、叉车、紧凑型履带式装载机、推土机和/或类似作业车辆)。

如图所示，作业车辆10包括一对前轮12(示出了一个)、一对后轮16(示出了一个)以及联接到车轮12、16并由车轮支撑的底盘20。操作者驾驶舱22可以由底盘20的一部分支撑，并且可以容纳多种输入装置，例如一个或多个速度控制操纵杆24以及一个或多个提升/倾斜操纵杆25，以允许操作者控制作业车辆10的操作。此外，作业车辆10可以包括发动机26和流体静力学驱动单元28，该驱动单元联接到底盘20或者以其它方式由底盘支撑。

此外，如图1所示，作业车辆10还可以包括提升组件30，该提升组件用于相对于车辆10的驱动表面34升高和降低合适的器具32(例如铲斗)。在若干实施例中，提升组件30可以包括可枢转地联接在底盘20和器具32之间的一对装载机臂36(示出了一个)。例如，如图1所示，每个装载机臂36都可以被构造成在前端部38和后端部40之间沿长度方向延伸，其中前端部38在前枢转部位42处可枢转地联接到器具32，后端部40在后枢转部位46处可枢转地联接到底盘20(或者后部塔架44联接到底盘20或者以其它方式由底盘支撑)。

此外，提升组件30还可以包括联接在底盘20(例如在后部塔架44处)和装载机臂36之间的一对液压提升缸48以及联接在装载机臂36和器具32之间的一对液压倾斜缸50。例如，如图示实施例所示，每个提升缸48能够在提升枢转部位52处可枢转地联接到底盘20，并且可以从该提升枢转部位向外延伸，以便在中间附接位置54处联接到其对应的装载机臂36，该中间附接位置限定在每个装载机臂36的前端部和后端部38、40之间。类似地，每个倾斜缸50可以在第一附接位置56处联接到其对应的装载机臂36，并且可以从该第一附接位置向外延伸，以便在第二附接位置58处联接到器具32。

本领域普通技术人员应当容易地理解，提升缸和倾斜缸48、50可以用来允许器具32相对于作业车辆10的驱动表面34升高/降低和/或枢转。例如，提升缸48可以延伸和缩回，以便使装载机臂36绕后枢转部位52相应地向上和向下枢转，由此至少部分地控制器具32相对于驱动表面34的竖向定位。类似地，倾斜缸50可以延伸和缩回，以便使器具32相对于装载机臂36绕前枢转部位42枢转，由此控制器具32相对于驱动表面34的倾斜角度和取向。如下所述，提升组件30的各个部件的定位和/或取向的这种控制可以允许装载机臂36和/或器具32在作业车辆10操作期间自动地运动到一个或多个预定位置。

应当理解，以上所述和图1所示的作业车辆10的构造仅仅是用来说明本发明的示例性应用领域。因此，应当理解，本发明可以容易地适应于任何种类的作业车辆构造。

现在参考图2，示出了根据本发明各方面的适合于自动地控制作业车辆的各个提升组件的部件的控制系统100的一个实施例。整体上，将在本文中参考以上参照图1所述的作业车辆10来描述控制系统100。然而，本领域普通技术人员应当理解，本发明所公开的系统100可以大致用来控制任何合适作业车辆的提升组件的部件。

如图所示，控制系统100大致可以包括控制器102，该控制器被构造成用以电气地控制作业车辆10的一个或多个部件的操作，例如控制作业车辆10的各种液压部件(例如提升缸48和/或倾斜缸50)。通常，控制器102可以包括本领域已知的任何合适的基于处理器的装置，例如计算装置或计算装置的任何合适的组合。因此，在若干实施例中，控制器102可以包括被构造成用以执行各种计算机应用功能的一个或多个处理器104和相关的存储装置106。如在此所用的，术语“处理器”不仅涉及在本领域中包含在计算机中的集成电路，而且还涉及控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其它可编程电路。另外，控制器102的存储装置106整体上可以包括存储元件，包括但不限于计算机可读介质(例如随机访问存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如闪存存储器)、软盘、只读光盘存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字化光盘(DVD)和/或其它合适的存储元件。这样的存储装置106可以大致被构造成用以存储合适的计算机可读指令，当由处理器104执行时，这些计算机可读指令将控制器102构造成用以执行各种计算机应用功能，例如以下参考图3和4所述的算法或方法。此外，控制器102还可以包括各种其它合适的成分，例如通信电路或模块、一个或多个输入/输出通道、数据/控制总线和/或类似物。

应当理解，控制器102可以对应于作业车辆10的现有的控制器，或者控制器102可以对应于单独的处理装置。例如，在一个实施例中，控制器102可以形成全部或部分单独的插件模块，其可以安装在作业车辆10中，以允许本发明所公开的系统和方法能够在不需要将额外的软件上载到车辆10的现有控制装置上的情况下进行实施。

在若干实施例中，控制器102可以被构造成用以联接到合适的部件，以用于控制作业车辆10的各种缸48、50的操作。例如，控制器102可以通信地联接到合适的阀108、110(例如螺线管启动的阀)，该阀被构造成用以控制到每个提升缸48(在图2中仅仅示出了一个)的液压流体供应。具体地，如图示实施例所示，系统100可以包括第一提升阀108，该第一提升阀用于调节到每个提升缸48的顶盖端部112的液压流体供应。此外，系统100可以包括第二提升阀110，以用于调节对每个提升缸48的杆端部114的液压流体供应。此外，控制器102可以通信地联接到合适的阀116、118(例如螺线管启动的阀)，该阀被构造成用以调节到每个倾斜缸50(在图2中仅仅示出了一个)的液压流体供应。例如，如图示实施例所示，系统100可以包括第一倾斜阀116和第二倾斜阀118，该第一倾斜阀用于调节到每个倾斜缸50的顶盖端部120的液压流体供应，该第二倾斜阀用于调节到每个倾斜缸50的杆端部122的液压流体供应。

在操作期间，控制器102可以被构造成用以控制每个阀108、110、116、118的操作，以控制从作业车辆10的合适的液压罐124(例如经由液压泵)供应到每个缸48、50的液压流体的流动。例如，控制器102可以被构造成用以将合适的控制命令发送到提升阀108、110，以便调节供应到每个提升缸48的顶盖端部和杆端部112、114的液压流体的流动，由此允许控制与每个缸48相关的活塞杆的行程长度126。当然，类似的控制命令可以从控制器102传递到倾斜阀116、118，以便控制倾斜缸50的行程长度128。从而，通过仔细控制提升缸和倾斜缸48、50的致动或行程长度126、128，控制器102可以被构造成继而自动地控制装载机臂36和器具32相对于车辆的驱动表面34和/或相对于任何其它合适的基准点定位或取向的方式。

另外，在若干实施例中，控制器102可以被构造成用以存储与用于装载机臂36和/或器具32的一个或多个预定位置设定相关联的信息。例如，针对装载机臂36可以存储一个或多个预定位置设定，例如第一装载机位置设定和第二装载机位置设定，在第一装载机位置设定下，前枢转部位42位于距车辆的驱动表面34第一高度处(例如返回行进位置)，在第二装载机位置设定下，前枢转部位42位于距车辆的驱动表面34较大的第二高度处(例如返回高度位置)。相似地，针对器具32可以存储一个或多个预定位置设定，例如第一器具位置设定和第二器具位置设定，在第一器具位置设定下，器具32相对于车辆的驱动表面34位于给定角度位置或取向处(例如返回挖掘位置)，在第二器具位置设定下，器具32相对于车辆的驱动表面34位于不同角度位置或取向处(例如返回倾倒位置)。在这样的实施例中，存储在控制器的存储器106中的各种预定位置设定可以对应于预先编程的工厂设定和/或操作者限定的位置设定。例如，如下所述，操作者可以提供合适的输入，该输入指示控制器102基于这种提升组件的当前位置来学习或记录用于装载机臂36和/或器具32的位置设定。然后，该位置设定可以存储在控制器的存储器106中以备后续使用。

应当理解，由控制器102提供给各种阀108、110、116、118的当前命令可以响应于操作者经由一个或多个输入装置130提供的输入。例如，一个或多个输入装置130(例如图1所示的提升/倾斜操纵杆25)可以设置在驾驶舱22中，以允许操作者提供与控制装载机臂36和器具32相对于车辆的驱动表面34的位置相关的操作者输入(例如通过基于操作者对提升/倾斜操纵杆25的位置的初始改变而改变供应到提升阀和/或倾斜阀108、110、116、118的当前命令)。作为另外一种选择，可以基于由控制器102实施的控制算法自动地生成提供给各种阀108、110、116、118的当前命令。例如，如以下详细描述的，控制器102可以被构造成用以实施闭环、半闭环或开环控制算法，以用于自动地将装载机臂36和/或器具32运动到存储在控制器的存储器106中的一个或多个预定位置。在所述实例中，在操作者选择预定位置设定的情况下，可以通过控制器102经由一种控制算法的实施来自动地生成控制命令，随后将该控制命令发送到提升阀108、110和/或倾斜阀116、118，以便在装载机臂36和/或器具32运动到操作者选择位置时提供装载机臂36和/或器具32的速度和/或位置的精确控制。

另外，应当理解，作业车辆10还可以包括任何其它合适的输入装置130，以用于向控制器102提供操作者输入。例如，如上所述，在一个实施例中，用于装载机臂36和/或器具32的预定位置可以对应于操作者限定的位置设定。在所述实例中，可以允许操作者将装载机臂36和/或器具32定位在期望位置处，随后经由合适的输入装置130(例如按钮或开关)提供操作者输入，以指示控制器102装载机臂36和/或器具32的当前位置应当保存为新的位置设定。然后，操作者可以简单地提供合适的输入，以指示控制器102将装载机臂36和/或器具32自动地运动到之前存储的位置设定。

在特定实施例中，为了记录新的位置设定，操作者可以初始指示控制器102进入学习模式(例如通过利用容纳在驾驶舱20内的按钮、开关或其它合适的输入装置130提供操作者输入)。然后，操作者可以将装载机臂36和/或器具32手动地运动到期望位置，随后指示控制器102存储新的位置(例如通过利用容纳在驾驶舱20内的分开的按钮、开关或其它合适的输入装置130提供第二操作者输入)。在一个实施例中，一旦新的位置设定已经存储在控制器的存储器106中，就可以向操作者提供合适的反馈以表明学习操作者完成了(例如听觉和/或视觉警示)。

此外，如图2所示，控制器102也可以通信地联接到一个或多个位置传感器132，以用于监测装载机臂36和/或器具32的定位和/或取向。在若干实施例中，位置传感器132可以对应于一个或多个角度传感器(例如旋转或轴编码器或者任何其它合适的角度转换器)，角度传感器被构造成用以监测装载机臂36和/或器具32相对于一个或多个基准部位的角度或取向。例如，在一个实施例中，角度传感器可以定位在前枢转部位42处(图1)，以允许监测器具32相对于装载机臂36的角度。相似地，角度传感器可以定位在后枢转部位46处，以允许监测装载机臂36相对于作业车辆10上给定基准部位的角度。除了这样的角度传感器之外，或者作为这样的角度传感器的替代选择，一个或多个次级角度传感器(例如陀螺仪、惯性传感器等)可以安装到装载机臂36和/或器具32，以允许监测这样的部件相对于车辆的驱动表面34的取向。

在其它实施例中，位置传感器132可以对应于任何其它合适的传感器，这样的传感器被构造成用以提供与装载机臂36和/或器具32的定位和/或取向相关联的测量信号。例如，位置传感器132可以对应于一个或多个线性位置传感器和/或编码器，与活塞杆或者缸48、50的其它可动部件相关联，以监测这样的部件的行进距离，由此允许计算装载机臂36和/或器具32的位置。作为另外一种选择，位置传感器132可以对应于一个或多个非接触式传感器，例如一个或多个近程传感器，它们被构造成用以监测缸48、50的这样的可动部件的位置变化。在另一个实施例中，位置传感器132可以对应于一个或多个流量传感器，被构造成用以监测流入和/或流出每个缸48、50的流体，由此提供这样的缸48、50的致动程度的指示，从而提供对应装载机臂36和/或器具32的位置的指示。在另一个实施例中，位置传感器132可以对应于发送器，被构造成用以联接到装载机臂36和/或器具32中的一者或两者上，以将表示装载机臂/器具36、32的高度/位置和/或取向的信号发送到设置在车辆10上另一个位置处的接收器。

应当理解，尽管以上单独地描述了各种类型的传感器，但是作业车辆10可以配备有位置传感器132和/或任何相关传感器的任何组合，以允许精确地监测装载机臂36和/或器具32的位置和/或取向。例如，在一个实施例中，作业车辆10可以包括以下两者：第一组位置传感器132(例如角度传感器)，其与在前、后枢转部位42、46处限定的枢转接头处的销相关联，以用于监测装载机臂36和器具32的相对角度位置；以及第二组位置传感器132(例如线性位置传感器、流量传感器等)，其与提升和倾斜缸48、50相关联，以用于监测这样的缸48、50的致动。

另外，如图2所示，控制器102还可以联接到一个或多个发动机速度传感器134，速度传感器被构造成用以监测车辆的发动机26的速度(例如表示为RPM)。在这样的实施例中，发动机速度传感器134可以大致对应于任何合适的传感器，该传感器能够监测发动机速度并将发动机速度发送到控制器102。例如，发动机速度传感器134可以对应于与发动机26相关联的发动机管理器(未示出)的内部速度传感器。作为另外一种选择，发动机速度传感器134可以对应于任何其它合适的速度传感器，例如轴传感器，被构造成用以直接或间接地监测发动机速度。在另一个实施例中，发动机速度传感器134可以被构造成用以通过检测作业车辆10的发动机交流电机(未示出)的电输出的波动(然后，该波动可以与发动机速度关联起来)来监测发动机26的转速。

此外，应当理解，控制器102可以联接到用于监测作业车辆10的一个或多个其它操作参数的各种其它传感器。例如，如图2所示，控制器可以联接到用于监测提升和/或倾斜缸48、50内供应的液压压力的一个或多个压力传感器136。在这样的实施例中，压力传感器136可以例如允许控制器102监测供应到提升组件30的各种液压缸48、50中每个液压缸的杆和帽端部112、114、120、112的液压流体的压力。另外，如图2所示，控制器102还可以联接到一个或多个温度传感器138和/或一个或多个倾斜传感器139，温度传感器用于监测系统100内的液压流体的温度，倾斜传感器用于监测作业车辆10相对于水平面的倾斜角度，该水平面与作用在车辆10上的重力的方向垂直地延伸。

现在参考图3和4，示出了根据本发明各方面的能够存储在控制器的存储器106中的预定位置设定的若干例子。具体地，图3示出了可以存储的用于装载机臂36的两个不同预定位置设定，图4示出了可以存储的用于器具32的两个不同预定位置设定。

如图3所示，在一个实施例中，控制器102可以包括第一装载机位置140(用实线表示)和第二装载机位置142(用虚线表示)，它们存储在其存储器106中，对应于用于装载机臂36的预定位置设定。具体地，如图示实施例所示，在装载机臂36上限定的基准部位(例如前枢转部位42)在装载机臂36运动到第一装载机位置140时可以位于车辆的驱动表面34上方第一高度144处并且在装载机臂36运动到第二装载机位置142时可以位于车辆的驱动表面34上方第二高度146处。在这样的实施例中，第一高度144可以例如选择成使得前枢转部位42大致与车辆的驱动表面34相邻地定位，由此在期望使作业车辆10沿着驱动表面34以较高速度运动时提供合适的装载机臂位置(例如返回行进位置)。相似地，如图3所示，第二高度146可以例如选择成使得前枢转部位42与车辆的驱动表面34显著间隔开，由此在执行需要增大装载机臂高度的车辆操作时(例如当将物料倾倒至车厢中时)提供合适的装载机臂位置(例如返回高度位置)。

应当理解，图3所示的特定装载机臂位置140、142简单地提供为能够作为预定装载机臂位置设定而存储在控制器的存储器106中的合适位置的例子。在其它实施例中，第一和第二高度144、146可以选择成使得当装载机臂36运动到每个相应位置140、142时前枢转部位42相对于车辆的驱动表面34位于任何其它合适的高度处。另外，应当理解，尽管图3中示出了两个装载机臂位置140、142，但是任何数量的预定装载机位置设定可以存储在控制器的存储器106中，例如单个位置设定或者三个或更多个位置设定。

相似地，如图4所示，在一个实施例中，控制器102可以包括第一器具位置150(用实线表示)第二器具位置152(用虚线表示)，它们存储在其存储器106中，对应于用于车辆的器具32的预定位置设定。具体地，如图示实施例所示，器具32可以在运动到第一器具位置150时以给定角度取向进行取向，以便限定相对于路边(或相对于车辆的驱动表面34)的第一角度154。另外，器具32可以在运动到第二器具位置152时以不同的角度取向进行取向，以便限定相对于路边(或相对于车辆的驱动表面34)的第二角度156。在这样的实施例中，第一角度154可以例如选择成使得器具32相对于车辆的驱动表面34取向在期望位置(例如返回挖掘位置)处，以用于执行挖掘或挖取操作。相似地，如图4所示，第二角度156可以例如选择成使得器具32相对于车辆的驱动表面34取向在期望位置(例如返回倾倒位置)处，以用于执行倾倒操作。应当理解，在图示实施例中，已经相对于器具32的底部平表面158限定了与器具32的角度取向相关的角度154、156。然而，在其它实施例中，器具32的角度取向可以相对于器具32上的任何其它基准部位进行限定。

应当理解，图4所示的特定器具位置150、152简单地提供为能够作为预定器具位置设定而存储在控制器的存储器106中的合适位置的例子。在其它实施例中，与第一和第二角度154、156相关的角度取向可以选择成使得器具32在运动到每个相应器具位置150、152时相对于车辆的驱动表面32以任何其它合适的取向进行定位。另外，应当理解，尽管图4中示出了两个器具位置150、152，但是任何数量的预定器具位置设定可以存储在控制器的存储器106中，例如单个位置设定或者三个或更多个位置设定。

如上所述，在若干实施例中，控制器102可以被构造成用以自动地控制提升组件30的各种液压部件的操作，使得装载机臂36和/或器具32在接收到选择一个预定位置的操作者输入的情况下运动到该预定位置。这样，命令液压部件进行操作的方式可以根据装载机臂36和/或器具32相对于操作者选择位置的定位进行改变。

例如，以下将参考图5描述当使装载机臂36运动到其一个预定位置时能够采用的特定控制策略的例子。具体地，为了描述该控制策略，在图示例子中可以假定操作者已经提供了操作者输入，该操作者输入指示车辆的控制器102使装载机臂36从其当前位置(如图5所示)运动到以上参考图3所述的第二装载机位置142。如图所示，第二装载机位置142在图5中表示为基准位置142A，其对应于装载机臂36上的给定基准部位160必须运动到的特定位置，以便将装载机臂36正确地定位在操作者选择位置142处。在图示实施例中，基准部位160对应于前枢转部位42，该前枢转部位限定在将装载机臂36联接到器具32的枢转部位处。然而，在其它实施例中，基准部位160可以限定在装载机臂36上任何其它合适的位置处。

在若干实施例中，控制器102可以被构造成用以根据基准部位160和与操作者选择位置相关的基准位置142A之间限定的位置误差或距离166来改变用于装载机臂36的液压部件的操作方式。例如，如图5所示，可以相对于基准位置142A限定外部阈值边界162和内部阈值边界164。在这样的实施例中，边界162、164可以用来确定当装载机臂36朝向操作者选择位置运动时提升阀108、110和对应提升缸48的操作将改变的阈值距离。例如，如下所述，当限定在装载机臂36上的基准部位160位于外部阈值边界162外侧时，控制器102可以被构造成用以将与使装载机臂36以恒定高末速运动相关的合适控制命令传递到提升阀108、110。然而，当基准部位160运动越过外部阈值边界162并进入外部和内部边界162、164之间限定的区域中时，装载机臂36的运动速度可以随着基准部位160和基准位置142A之间限定的剩余距离166的变化而斜降。然后，当基准部位160最终运动到内部阈值边界164内的位置时，可能呈现的是，基准部位160定位在基准位置142A处，此时可以终止装载机臂36的运动。

应当理解，外部和内部阈值边界162、164可以大致对应于相对于基准位置142A限定的任何合适的控制边界。例如，如图5所示，阈值边界162、164对应于中心在基准位置142A处的同心圆，其中外部阈值边界162限定了第一半径168，内部阈值边界164限定了第二半径170。在这样的实施例中，第一半径168可以对应于用于装载机臂36的控制策略从保持运动速度恒定(即当距离166大于第一半径168时)过渡到使装载机臂36的运动速度斜降(即当距离166小于第一半径168且大于第二半径170时)时的阈值距离。相似地，第二半径170可以对应于装载机臂26的运动被终止(即当距离166小于第二半径170时)时的阈值距离。然而，在其它实施例中，外部和内部阈值边界162、164可以相对于基准位置142A限定具有任何其它合适形状的控制边界。

还应当理解，与外部和内部阈值边界162、164相关的特定阈值距离可以整体上根据任何数量的不同参数/因素随车辆不同而变化。具体地，在若干实施例中，与外部阈值边界162相关的阈值距离可以根据车辆的液压系统的能力以及可能影响各种液压系统部件的性能的车辆特定参数的各种组合进行选择。例如，在一个实施例中，与外部阈值边界162相关的阈值距离可以根据车辆参数进行选择，该车辆参数包括但不限于：装载机几何结构、车辆10的惯性、当前车辆负载、车辆的额定负载、当前发动机速度、车辆的液压泵的大小、各种液压缸48、50的大小和/或类似参数。相似地，在若干实施例中，与内部阈值边界164相关的阈值距离可以根据车辆的液压系统的带宽或响应能力进行选择，该带宽或响应能力可以随着与控制液压系统的各个电子和机械部件的操作相关的滞后时间或控制误差而变化。在这样的实施例中，当系统的响应能力增大(并且由此系统滞后减小)时，与内部阈值边界164相关的阈值距离可以对应地减小以表明系统内减小的控制误差。

现在参考图6，示出了根据本发明各方面的以上参考图5所述的控制策略的曲线图。具体地，图6提供了示例性速度分布曲线，示出了装载机臂36的运动速度(y轴)如何随着装载机臂36朝向操作者选择的预定位置运动越过给定距离(x轴)而变化。例如，沿着x轴绘制的距离可以对应于图5中所示的基准部位160和基准位置142A之间限定的距离166。因此，当基准部位160从其初始位置(在x＝0处)朝向基准位置142A运动时，图6所示的速度分布提供了运动速度如何随着对应距离166减小而变化的表示。

如图6所示，在接收到指示控制器102使装载机臂36运动到预定位置的操作者输入的情况下(例如在点172处)，控制器102可以被构造成用以控制提升阀108、110的操作，使得装载机臂的运动速度在一段时间内从零速度斜升到高末速174。斜升时间段可以大致设置成用以在装载机臂达到该速度时避免装载机臂36的运动中的抖动。因此，应当理解，运动速度在斜升时间段期间增大的速率可以大致根据提升组件30的构造和车辆的液压系统的能力进行选择，以便在该时间段期间允许装载机臂36进行平滑运动。

另外，应当理解，在若干实施例中，与高末速174相关的速度也可以选择成提供装载机臂的平滑运动。例如，在一个实施例中，高末速174可以选择成在不引起明显抖动的情况下装载机臂36能够运动的最大速度，该最大速度可以对应于在考虑车辆的液压系统的能力的情况下装载机臂36所能运动的绝对最大速度(例如当车辆10无负载时)或者比用于装载机臂36的绝对最大速度小的速度。

如图6所示，一旦达到期望速度，装载机臂36的运动速度就可以保持恒定为高末速174，直到与装载机臂36相关的基准部位160在外部阈值边界(由线162表示)内运动，在这点处控制器102可以被构造成用以控制提升阀108、110的操作，使得装载机臂36的速度随着基准部位160和基准位置142A之间剩余的距离的变化而斜降。例如，如图6所示，当基准部位160运动靠近基准位置142A时，运动速度可以根据线性函数而倾斜变化。然而，在其它实施例中，运动速度可以根据任何其它合适的函数而斜降，当基准部位160运动靠近期望基准位置142A时，该函数允许装载机臂36的速度降低。

另外，如图6所示，当基准部位160更加运动靠近基准位置142A并越过内部阈值边界(由线164表示)时，控制器102可以被构造成用以控制提升阀108、110的操作，使得装载机臂36的运动速度减小到零，由此停止装载机臂36的运动。例如，如图示实施例所示，当基准部位160越过内部阈值边界164时，运动速度可以立即斜降。应当理解，因为内部阈值边界164是根据系统内的分辨率或控制误差来限定的，所以边界164和基准位置142A之间的距离将较小。因此，一旦基准部位160运动到内部阈值边界164内的位置，为了控制目的就可以假定基准部位160现在位于与操作者选择的预定位置相关的基准位置142A处。

应当理解，根据本发明各方面，相似的控制策略可以与自动地控制器具32的运动结合使用。例如，以下将参考图7描述当使器具32运动到其一个预定位置时能够采用的特定控制策略的例子。具体地，为了描述该控制策略，可以假定操作者已经提供了操作者输入，该操作者输入指示车辆的控制器102使器具32从其当前位置(如图7所示)运动到以上参考图4所述的第二器具位置152。如图所示，第二器具位置142在图7中表示为角度基准位置152A，限定了相对于路边(或相对于车辆的驱动表面34)的期望角度182，该期望角度对应于器具32上的给定基准部位184必须运动到的角度取向，以便将器具32正确地定位在操作者选择位置处。在图示实施例中，基准部位184对应于器具32的底部平表面158上的位置。在这样的实施例中，为了将器具32正确地定位在操作者选择位置处，器具32的角度取向必须进行调节，使得器具32的底部表面158与基准位置152A对准(也就是使得相对于底部表面158限定的基准角度186匹配(或可以假定匹配)期望角度182)。然而，在其它实施例中，基准部位184可以限定在器具上任何其它合适的位置处。

与以上参考图5和6所述的控制策略类似，控制器102可以被构造成用以根据基准部位184和与操作者选择位置相关的基准位置152A之间限定的位置误差或角度偏移188来改变用于器具32的液压部件的操作方式。例如，如图7所示，可以相对于基准位置152A限定外部阈值边界190和内部阈值边界192。在这样的实施例中，边界190、192可以用来确定当器具32运动到操作者选择位置时倾斜阀116、118和对应倾斜缸50的操作将改变的阈值角度范围。例如，当器具32以角度取向进行定位以使得相对于基准部位184限定的基准角度186没有落在由外部阈值边界190限定的角度范围内时，控制器102可以被构造成用以将与使器具32以恒定高末速运动相关的合适控制命令传递到倾斜阀116、118。然而，当器具32旋转靠近操作者选择的位置以使得基准角度186落在限定于外部和内部阈值边界190、192之间的角度范围内时，器具32的运动速度可以随着在基准角度186和期望角度182之间限定的剩余角度偏移188的变化而斜降。然后，一旦器具32进一步旋转以使得基准角度186落在由内部阈值边界192限定的角度范围内时，就可以假定基准部位184位于基准位置152A处，此时可以终止器具32的运动。

考虑到这样的控制策略，应当理解，当器具32从其当前位置运动到操作者选择的预定位置时，器具32的速度分布可以与图6所示的装载机臂36的速度分布相同或类似。例如，与图6所示的类似，在初始斜升时间段期间，器具32的运动速度可以初始斜升到期望高末速。然后，运动速度可以保持为高末速，直到基准位置184运动到外部阈值边界190中，在此处，速度可以随着剩余角度偏移188的变化而斜降。然后，一旦与器具32相关的基准部位184在内部阈值边界192内运动时，可以终止器具32的运动。

现在参考图8，示出了根据本发明各方面的控制方法200的一个实施例，其可以由车辆控制器用来实施以上参考图5-7所述的控制策略。具体地，图8示出了闭环控制算法，当限定用于装载机臂36和/或器具32的基准部位位于对应外部阈值边界外侧时，该闭环控制算法利用闭环速度控制将装载机臂36和/或器具32的运动速度保持恒定。然后，当基准部位在外部阈值边界内运动(但是仍然处于内部阈值边界外侧)时，闭环控制算法利用闭环速度控制或闭环位置控制来调节与装载机臂36和/或器具32相关的液压部件(当这些部件的运动速度斜降到零时)的操作。

整体上，在本文中将参考实施闭环控制算法来描述该方法200，当装载机臂36从其当前位置运动到由操作者选择的预定位置时，该闭环控制算法用来自动地控制提升阀108、110和相关的提升缸48的操作。然而，应当理解，当器具32从其当前位置运动到由操作者选择的预定位置时，相同的算法可以用来自动地控制倾斜阀116、118和相关的倾斜缸50的操作。还应当理解，在操作者已经命令控制器102使装载机臂36运动到其一个预定位置并且同时使器具32运动到其一个预定位置的例子中，图8所示的闭环控制算法可以针对装载机臂36和器具32同时(但是单独地)实施。例如，当执行物料运动操作时，操作者可以指示控制器102自动地使装载机臂36运动到图3所示的第二装载机位置142(例如返回高度位置)并且使器具32运动到图4所示的第二器具位置(返回倾倒位置)，以允许提升组件30能够适当地定位，从而将物料倾倒至卡车的车厢中。在所述实例中，闭环控制算法可以针对装载机臂36和器具32沿着单独的回路实施，以便当所述部件运动到其相应选择位置时正确地控制装载机臂/器具36、32。

在(202)处，在接收到合适的操作者输入204的情况下可以开始算法，该操作者输入指示控制器102使装载机臂36运动到其一个预定位置。整体上，作业车辆10的人机交互界面可以设计成使得操作者能够利用任何合适的输入装置和/或执行任何合适的动作，以生成用于开始算法的操作者输入204。然而，在本发明的特定实施例中，操作者可以初始指示控制器102进入返回高度模式(例如通过利用容纳在驾驶舱20内的按钮、开关或其它合适的输入装置130提供操作者输入，例如与上述用来开始学习模式的相同的按钮/开关)。然后，操作者可以按压并保持单独的按钮、开关或触发器，以当提升/倾斜操纵杆25沿着其需要进行调节以手动地使装载机臂运动到期望预定位置的方向进行运动时临时停用所有的提升组件功能。然后，控制器可以确定预定位置，并随后开始本发明的算法。例如，如果期望使装载机臂运动到图3所示的第二装载机位置142，那么提升/倾斜操纵杆25可以沿着模拟装载机臂36向上绕后枢转部位46转动的方向进行运动。

如图8所示，在开始执行算法的情况下，在(206)处，控制器102可以被构造成将装载机臂36的当前位置与操作者选择位置进行比较。例如，在若干实施例中，控制器102可以被构造成用以确定装载机臂36的位置误差，该位置误差对应于限定在装载机臂36上的基准部位(例如前枢转部位42)的当前位置和与操作者选择位置相关的基准位置(例如当装载机臂36运动到操作者选择位置时基准部位应当所处的位置)之间的差。例如，如以上参考图5所示，位置误差可以对应于基准部位160和基准位置142A之间限定的距离166。如果位置误差等于零(即装载机臂36已经位于操作者选择位置处)，那么在(208)处控制器可以表明闭环控制算法完成，之后在(210)处终止算法的实施。

然而，如果位置误差大于零(由此表明装载机臂36需要进行运动)，那么在(212)处，控制器102可以确定位置误差是否大于与对应外部阈值边界相关的阈值参数。具体地，在若干实施例中，控制器102可以被构造成用以确定在装载机臂36上限定的基准部位和与操作者选择位置相关的基准位置之间的距离是否大于与外部阈值边界相关的阈值距离。如果是，那么在(214)处，控制器102可以被构造成利用闭环速度控制子算法(以下参考图9描述)，以便控制提升阀108、110的操作，使得装载机臂以恒定的高末速运动。然而，如果基准部位不位于外部阈值边界外侧，那么控制算法可以前移到控制步骤(216)。

图9中示出了合适的闭环速度控制子算法240的例子，其可以在(214)处用来控制提升阀108、110的操作。如图所示，在若干实施例中，初始可以根据与装载机臂36相关的当前位置误差来确定装载机臂36的期望速度242(由方块244表示)。例如，如上所述，当在装载机臂36上限定的基准部位位于外部阈值边界外侧时，装载机臂36的期望速度可以设定为恒定高末速。因此，当位置误差244表明基准部位位于外部阈值边界外侧时，选择成用于装载机臂36的期望速度242可以对应于期望高末速。

然后，可以将期望速度242与装载机臂36的实际监测速度246进行比较(例如经由差方块248)，以生成速度误差信号250。如图9所示，接下来可以将速度误差信号250与从增益调度方块256接收到的一个或多个控制增益信号254一起输入到控制功能方块252中。基于这样的信号250、254，控制功能方块252可以输出合适的阀命令258，以用于控制提升阀108、110的操作，使得对应提升缸48被致动，从而将装载机臂36的运动速度驱动到期望速度。例如，控制功能块252可以被构造成用以实施比例-积分-微分(PID)反馈机制，该反馈机制利用速度误差信号250以及合适的增益信号254(例如比例增益信号、积分增益信号和微分增益信号)来控制提升阀108、110，以使得期望速度242和实际速度246之间的误差最小化。作为另外一种选择，控制功能块252可以被构造成用以实施任何其它合适的控制环反馈机制，例如比例-积分(PI)反馈机制。

应当理解，可以利用被构造成直接监测装载机臂36的速度的任何合适的速度传感器和/或利用能够间接地监测该速度的任何其它合适的传感器来监测装载机臂36的实际速度。例如，如上所述，控制器102可以通信地联接到一个或多个位置传感器132，以用于监测装载机臂36的位置。在所述实例中，通过随时间推移监测装载机臂36的位置变化，可以估计或计算装载机臂36的运动速度。例如，如果位置传感器132以给定采样频率(例如每100毫秒)提供与装载机臂36的位置相对应的测量信号，那么可以通过确定装载机臂36在最后两个位置测量值之间的位置变化并且通过将该差除以这两个测量值之间存在的时间间隔，来计算装载机臂36的运动速度。

还应当理解，基于可能影响液压系统部件响应能力的任何合适的车辆参数或车辆参数的组合，通过增益调度方块256可以确定输入到控制功能块254中的控制增益254。例如，如图9所示，在一个实施例中，可以基于以下因素来计算控制增益254：与发动机速度(例如以RPM表示)相关的第一输入信号260；与容纳在液压系统中的液压流体的温度相关的第二输入信号261；与供应到各种液压缸中的液压流体的压力相关的第三输入信号262；与装载机臂36的实际速度相关的第四输入信号263；和/或与装载机臂36的加速度相关的第五输入信号。然而，在其它实施例中，可以基于输入信号的任何其它组合来计算控制增益254，包括图9所示的各种输入信号260-264的任何其它组合。

另外，应当理解，当实施闭环速度控制子算法240时，控制器102可以被构造成初始使装载机臂36的运动速度斜升，以避免装载机臂运动中的抖动。例如，在与图6所示类似的给定时间段内，期望速度242初始可以斜升。然后，控制器102可以将期望速度242设定为期望高末速。

重新参见图8，针对在(214)处执行的闭环速度控制子算法240的每次迭代，在(216)处，可以参考外部阈值边界监测与装载机臂36相关的位置误差。这样，如果限定在装载机臂36上的基准部位仍然处于外部阈值边界外侧，那么可以继续实施闭环速度控制子算法240，以将装载机臂36的运动速度保持为期望高末速。然而，一旦基准部位运动到外部阈值边界内的位置，闭环控制算法就可以过渡到控制方法的斜降阶段(在(218)处)，其中算法利用闭环速度控制子算法或闭环位置控制子算法生成控制命令，以用于控制倾斜阀108、110的操作，使得当装载机臂36靠近由操作者选择的预定位置时，装载机臂36的运动速度斜降。

在控制算法被构造成利用闭环速度控制(在(218)处)的实施例中，可以根据以上参考图9所述的子算法240来实施这样的控制。然而，与期望速度242对应于恒定高末速不同的是，期望速度242可以对应于可变的斜降速度，该斜降速度随着对应位置误差减小(也就是当装载机臂36上的基准部位运动靠近与操作者选择位置相关的基准位置时)而减小。例如，重新参见图6所示的速度分布，可以基于将位置误差与装载机臂36的期望运动速度关联起来的预定函数(例如线性函数)，来限定斜降速度。在所述实例中，数据或查找表可以存储在控制器的存储器106中，该数据或查找表提供在外部阈值边界和内部阈值边界之间限定的每个位置误差的期望速度。一旦确定了当前位置误差，控制器102就可以简单地参考数据/查找表，来确定装载机臂36的瞬时期望速度。然后，这样的速度可以与装载机臂36的实际速度246进行比较，以生成速度误差信号250，该速度误差信号被输入到控制功能块252中。

作为另外一种选择，如上参考图8所述，控制算法可以相反被构造成在(218)处采用闭环位置控制。在所述实例中，图10示出了根据本发明各方面的可以在(218)处实施的合适的闭环位置控制子算法270的一个例子。如图所示，通过将用于装载机臂36的期望位置276与装载机臂36的实际位置(由方块278表示)进行比较(例如经由差方块274)，可以生成位置误差信号272。在若干实施例中，位置误差信号272可以对应于如上参考图8所述的位置误差。例如，期望位置276可以对应于与操作者选择位置相关的基准位置，实际位置278可以对应于在装载机臂36上限定的基准部位的监测到的位置。在这样的实施例中，通过从实际位置278减去期望位置276，误差位置信号272可以简单地提供在装载机臂36正确地定位在由操作者选择的预定位置之前基准部位必须运动的距离的指示。

作为另外一种选择，期望位置276可以对应于装载机臂36的基于时间的位置估计。具体地，对于闭环位置控制子算法270的每次迭代，控制器102可以被构造成用以基于任何数量的因素来估计基准部位当前应当所处的位置，这些因素为例如装载机臂36的当前运动速度和/或加速度、和/或发送到相关阀108、110的之前的控制命令。然后将该估计位置作为期望位置276输入到差方块274中，并且与基准部位的实际监测位置278进行比较，以生成位置误差信号272。

如图10所示，然后，通过差方块274生成的位置误差信号272可以与从增益调度方块284接收到的一个或多个控制增益信号282一起输入到控制功能块280中。基于这样的输入信号272、282，控制功能块280可以输出合适的阀命令286，以用于控制提升阀108、110的操作，使得对应提升缸48被致动，从而将装载机臂36的位置驱动到期望位置。例如，控制功能块280可以被构造成用以器具用以实施比例-积分-微分(PID)反馈机制，该反馈机制利用位置误差信号272以及合适的增益信号282(例如比例增益信号、积分增益信号和微分增益信号)来控制提升阀108、110，以使得装载机臂36的期望位置和实际位置276、278之间的误差最小化。作为另外一种选择，控制功能块可以被构造成用以实施任何其它合适的控制环反馈机制，例如比例-积分(PI)反馈机制。

应当理解，与上述控制增益254类似，基于可能影响液压系统部件响应能力的任何合适的车辆参数或车辆参数的组合，通过增益调度方块284可以确定输入到图10所示的控制功能块280中的控制增益282。例如，如图10所示，在一个实施例中，可以基于以下因素来计算控制增益282：与发动机速度(例如以RPM表示)相关的第一输入信号288；与容纳在液压系统中的液压流体的温度相关的第二输入信号289；与供应到液压缸中的液压流体的压力相关的第三输入信号290；与装载机臂36的速度相关的第四输入信号291；和/或与装载机臂36的加速度相关的第五输入信号292。然而，在其它实施例中，可以基于输入信号的任何其它组合来计算控制增益282，包括图10所示的各种输入信号288-292的任何其它组合。

重新参见图8，针对在(218)处执行的速度或位置控制子算法的每次迭代，在(220)处，可以连续地参考内部阈值边界监测与装载机臂36相关的位置误差。这样，如果限定在装载机臂36上的基准部位仍然处于内部阈值边界外侧，那么可以继续实施相关速度或位置控制子算法。然而，一旦基准部位运动到内部阈值边界内的位置，就可以假定装载机臂36已经正确地运动到由操作者选择的预定位置，此时在(208)处，控制器102可以表明闭环控制算法完成，然后在(210)处终止算法的实施。

如上所述，当器具32运动到其一个预定位置时，以上参考图8所述的相同的算法也可以用来控制倾斜阀116、118的操作。这样，可以连续地监测与器具32相关的位置误差(也就是在器具上限定的基准部位和与操作者选择位置相关的基准位置之间的偏移，例如图7所示的角度偏移188)，以确定器具的基准部位相对于外部和内部阈值边界的位置。在(212)处，如果位置误差大于外部阈值边界，那么可以实施图9所示的闭环速度控制子算法(在(214)处)，以将器具32的运动速度保持为期望高末速。相似地，如果在(216)处，位置误差小于外部阈值边界但大于内部阈值边界，那么可以实施图9所示的闭环速度控制子算法240或图10所示的闭环位置控制子算法270(在218处)，以控制倾斜阀116、118的操作，从而在器具32运动靠近操作者选择位置时使器具32的运动速度斜降。然后，在(220)处，当位置误差小于内部阈值边界时，控制器可以在(208)处表明闭环控制算法完成，之后在(210)处终止算法的实施。

现在参考图11，示出了根据本发明各方面的控制方法300的另一个实施例，其可以由车辆控制器用来实施以上参考图5-7所述的控制策略。具体地，图11示出了半闭环控制算法，当与装载机臂36和/或器具32相关的基准部位位于外部阈值边界外侧时，该半闭环控制算法利用开环速度控制来命令用于装载机臂36和/或器具32的恒定运动速度。然后，当基准部位在外部阈值边界内运动(但是仍然处于内部阈值边界外侧)时，半闭环控制算法利用闭环速度控制子算法或闭环位置控制子算法来调节与装载机臂36和/或器具32相关的液压部件(当这些部件的运动速度斜降时)的操作。

整体上，在本文中将参考实施半闭环控制算法来描述该方法300，当装载机臂36从其当前位置运动到由操作者选择的预定位置时，该半闭环控制算法用来自动地控制提升阀108、110和相关的提升缸48的操作。然而，应当理解，当器具32从其当前位置运动到由操作者选择的预定位置时，相同的算法也可以用来自动地控制倾斜阀116、118和相关的倾斜缸50的操作。

如图11所示，半闭环控制算法中包括的多个控制步骤与以上参考图8所述的闭环控制算法中所包含的控制步骤类似。例如，在(302)处，在接收到合适的操作者输入304的情况下可以开始算法，该操作者输入指示控制器102使装载机臂36运动到其一个预定位置。然后，在(306)处，控制器102可以被构造成将装载机臂36的当前位置与操作者选择位置进行比较。具体地，如果与装载机臂36相关的位置误差(也就是，在装载机臂36上限定的基准部位的当前位置和与操作者选择位置相关的基准位置之间的差)等于零，那么在(308)处，控制器102可以表明半闭环控制算法完成，然后在(310)处终止算法的实施。然而，如果位置误差大于零(由此表明装载机臂36仍然需要进行运动)，那么在(312)处，控制器102可以确定位置误差是否大于与外部阈值边界相关的阈值距离。如果是，那么在(314)处，控制器102可以被构造成利用开环速度控制，以命令装载机臂36以恒定的高末速运动。然而，如果基准部位位于外部阈值边界内，那么控制算法可以前移到控制步骤(316)

应当理解，当实施步骤(314)时，控制器102可以被构造成初始使装载机臂36的运动速度斜升，以避免装载机臂运动中的抖动。例如，在与图6所示类似的给定时间段内，运动速度初始可以斜升。然后，控制器102可以被构造成用以将合适的命令信号发送到提升阀108、110，以指示提升阀108、110致动对应的提升缸48，使得装载机臂36以期望的高末速进行运动。这样，考虑开环控制，可以在没有与装载机臂36的实际运动速度相关的任何反馈的情况下，生成由控制器102发送的命令信号。

仍然参考图11，当命令装载机臂36以恒定速度运动时，可以在(316)处参考外部阈值边界连续地监测与装载机臂36相关的位置误差。如果限定在装载机臂36上的基准部位仍然处于外部阈值边界外侧，那么可以继续实施开环速度控制。然而，一旦基准部位运动到外部阈值边界内的位置，半闭环控制算法就可以过渡到控制方法的斜降阶段(在(318)处)，其中算法利用闭环速度控制或闭环位置控制生成控制命令，以用于控制提升阀108、110的操作，使得当装载机臂36靠近由操作者选择的预定位置时，装载机臂36的运动速度斜降。如上所述，可以例如利用图9所示的闭环速度控制子算法240或图10所示的闭环位置控制子算法270来实施这样的控制。

针对在(318)处执行的速度控制子算法或位置控制子算法的每次迭代，在(320)处，可以连续地参考内部阈值边界监测与装载机臂36相关的位置误差。这样，如果限定在装载机臂36上的基准部位仍然处于内部阈值边界外侧，那么可以继续实施相关控制子算法。然而，一旦基准部位运动到内部阈值边界内的位置，就可以假定装载机臂36已经正确地运动到由操作者选择的预定位置，此时在(308)处，控制器可以表明半闭环控制算法完成，然后在(310)处终止算法的实施。

如上所述，当器具32运动到其一个预定位置时，图11所示的相同的算法也可以用来控制倾斜阀116、118的操作。这样，可以连续地监测与器具32相关的位置误差(也就是在器具上限定的基准部位和与操作者选择位置相关的基准位置之间的偏移，例如图7所示的角度偏移188)，以确定基准部位相对于外部和内部阈值边界的位置。在(312)处，如果位置误差大于外部阈值边界，那么可以实施开环速度控制(在(314)处)，以命令器具32以期望高末速运动。相似地，如果在(316)处，位置误差小于外部阈值边界但大于内部阈值边界，那么可以实施图9所示的闭环速度控制子算法240或图10所示的闭环位置控制子算法(在318处)，以控制倾斜阀116、118的操作，从而在器具32运)动靠近操作者选择位置时使器具32的运动速度斜降。然后，当位置误差小于内部阈值边界时，控制器102可以在(308)处表明半闭环控制算法完成，之后在(310)处终止算法的实施。

现在参考图12，示出了根据本发明各方面的控制方法400的另一个实施例，其可以由车辆控制器用来实施以上参考图5-7所述的控制策略。具体地，图11示出了开环控制算法当与装载机臂36和/或器具32相关的基准部位位于外部阈值边界外侧时，该开环控制算法利用开环速度控制来命令用于装载机臂36和/或器具32的恒定运动速度，并且当基准部位最终在外部阈值边界内运动时，，该开环控制算法利用开环速度控制来命令运动速度斜降。

整体上，在本文中将参考实施开环控制算法来描述该方法400，当装载机臂36从其当前位置运动到由操作者选择的预定位置时，该开环控制算法用来自动地控制提升阀108、110和相关的提升缸48的操作。然而，应当理解，当器具32从其当前位置运动到由操作者选择的预定位置时，相同的算法可以用来自动地控制倾斜阀116、118和相关的倾斜缸50的操作。

如图12所示，开环控制算法中包括的多个控制步骤与以上参考图8和11所述的闭环和半闭环控制算法中所包含的控制步骤类似。例如，在(402)处，在接收到合适的操作者输入404的情况下可以开始算法，该操作者输入指示控制器102使装载机臂运动到其一个预定位置。然后，在(406)处，控制器102可以被构造成将装载机臂36的当前位置与操作者选择位置进行比较。具体地，如果与装载机臂相关的位置误差等于零，那么在(408)处控制器102可以表明开环控制算法完成，之后在(410)处终止算法的实施。然而，如果位置误差大于零(由此表明装载机臂需要进行运动)，那么在(412)处，控制器可以确定位置误差是否大于与外部阈值边界相关的阈值距离。如果是，那么在(414)处，控制器102可以被构造成利用开环速度控制，以命令装载机臂36以恒定的高末速运动。然而，如果基准部位位于外部阈值边界内，那么控制算法可以前移到控制步骤(416).

应当理解，当实施步骤(414)时，控制器102可以被构造成初始使装载机臂36的运动速度斜升，以避免装载机臂运动中的抖动。例如，在与图6所示类似的给定时间段内，运动速度初始可以斜升。然后，控制器102可以被构造成用以发送合适的命令信号，以指示提升阀116、118致动对应的提升缸48，使得装载机臂36以期望的高末速进行运动。

仍然参考图12，当命令装载机臂36以恒定速度运动时，可以在(416)处参考外部阈值边界连续地监测与装载机臂36相关的位置误差。如果限定在装载机臂36上的基准部位仍然处于外部阈值边界外侧，那么可以继续实施开环速度控制。然而，一旦基准部位运动到外部阈值边界内的位置，开环控制算法就可以过渡到控制方法的斜降阶段(在(418)处)，其中算法利用开环速度控制生成控制命令，以用于控制提升阀108、110的操作，使得当装载机臂36靠近由操作者选择的预定位置时，装载机臂36的运动速度斜降。

另外，当装载机臂36的运动速度在(418)处斜降时，在(420)处，可以连续地参考内部阈值边界监测与装载机臂36相关的位置误差。这样，如果限定在装载机臂36上的基准部位仍然处于内部阈值边界外侧，那么可以继续实施开环速度控制。然而，一旦基准部位运动到内部阈值边界内的位置，就可以假定装载机臂36已经正确地运动到由操作者选择的预定位置，此时在(408)处，控制器可以表明开环控制算法完成，然后在(410)处终止算法的实施。

如上所述，当器具32运动到其一个预定位置时，图12所示的相同的算法也可以用来控制倾斜阀166、118的操作。这样，可以连续地监测与器具32相关的位置误差(也就是在器具上限定的基准部位和与操作者选择位置相关的基准位置之间的偏移，例如图7所示的角度偏移188)，以确定基准部位相对于外部和内部阈值边界的位置。在(412)处，如果位置误差大于外部阈值边界，那么可以实施开环速度控制(在(414)处)，以命令器具32以期望高末速运动。相似地，如果在(416)处，位置误差小于外部阈值边界但大于内部阈值边界，那么可以实施开环速度控制(在(420)处)，以控制倾斜阀116、118的操作，从而在器具32运动靠近操作者选择位置时使器具32的运动速度斜降。然后，当位置误差小于内部阈值边界时，控制器可以在(408)处表明开环控制算法完成，之后在(410)处终止算法的实施。

应当理解，整体上，在本文中已经参考将装载机臂36和/或器具32定位在相对于作业车辆10限定的位置处来描述了本发明。然而，在其它实施例中，本发明所公开的控制器102可以被构造成用以监测车辆10的当前倾斜角度(例如，利用倾斜传感器139)，并且考虑到处于斜坡或斜道上的车辆10而利用该数据调节期望位置。

书写的说明书利用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它例子。如果这样的其它例子具有与权利要求的文字语言不是不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言差别不太明显的等同结构元件，那么它们将处于权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种自动地控制作业车辆的提升组件的操作的方法，该提升组件包括器具和联接到器具的一对装载机臂，所述方法包括：

利用计算装置接收与用于使装载机臂或器具中的至少一者运动到预定位置的指令相关的输入；

利用计算装置监测装载机臂或器具中的所述至少一者相对于该预定位置的位置；

利用计算装置确定与装载机臂或器具中的所述至少一者相关的基准部位的当前位置和与所述预定位置相关的基准位置之间的位置误差；

利用计算装置将该位置误差与外部阈值进行比较，该外部阈值与相对于基准位置限定的外部阈值边界相关；

当该位置误差大于该外部阈值时，利用计算装置发送至少一个第一命令信号使装载机臂或器具中的所述至少一者以期望恒定速度朝向该预定位置运动；以及

当该位置误差下降到低于该外部阈值时，利用计算装置发送至少一个第二命令信号，以便当装载机臂或器具中的所述至少一者运动靠近预定位置时使装载机臂或器具中的所述至少一者的运动速度从期望恒定速度斜降。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：利用闭环速度控制子算法生成所述至少一个第一命令信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中生成所述至少一个第一命令信号包括：

监测装载机臂或器具中的所述至少一者的运动速度；

基于监测的运动速度和期望恒定速度之间的差生成速度误差信号；以及

将速度误差信号输入到闭环速度控制子算法中以生成所述至少一个第一命令信号。

4.根据权利要求2所述的方法，其还包括：计算待输入到闭环速度控制子算法中的增益信号，基于以下参数中的至少一种计算该增益信号：液压油温度、发动机速度、液压缸压力、装载机臂或器具中的所述至少一者的运动速度或者装载机臂或器具中的所述至少一者的运动加速度。

5.根据权利要求1所述的方法，其还包括：利用闭环速度控制子算法或闭环位置控制子算法生成所述至少一个第二命令信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其中生成所述至少一个第二命令信号包括：

基于确定的位置误差生成位置误差信号；以及

将位置误差信号输入到闭环位置控制子算法中以生成所述至少一个第二命令信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一个第二命令信号与使装载机臂或器具中的所述至少一者以斜降速度运动相关，基于位置误差信号确定该斜降速度。

8.根据权利要求5所述的方法，其中生成所述至少一个第二命令信号包括：

监测装载机臂或器具中的所述至少一者的运动速度，以确定装载机臂或器具中的所述至少一者的当前运动速度；

基于该位置误差确定装载机臂或器具中的所述至少一者的期望斜降速度；

基于当前运动速度和期望斜降速度之间的差生成速度误差信号；以及

将速度误差信号输入到闭环速度控制子算法中以生成所述至少一个第二命令信号。

9.根据权利要求5所述的方法，其还包括：计算待输入到闭环速度控制子算法或闭环位置控制子算法中的增益信号，基于以下参数中的至少一种计算该增益信号：液压油温度、发动机速度、液压缸压力、装载机臂或器具中的所述至少一者的运动速度、或者装载机臂或器具中的所述至少一者的运动加速度。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个第二命令信号与使装载机臂或器具中的所述至少一者以斜降速度运动相关。

11.根据权利要求1所述的方法，其中运动速度从期望恒定速度斜降，使得当位置误差小于与相对于基准位置限定的内部阈值边界相关的内部阈值时，停止装载机臂或器具中的所述至少一者的运动，该内部阈值边界限定在外部阈值边界和基准位置之间。

12.一种自动地控制作业车辆的提升组件的操作的方法，该提升组件包括器具和联接到器具的一对装载机臂，所述方法包括：

利用计算装置接收与用于使装载机臂或器具中的至少一者运动到预定位置的指令相关的输入；

利用计算装置监测装载机臂或器具中的所述至少一者相对于该预定位置的位置；

利用计算装置确定与装载机臂或器具中的所述至少一者相关的基准部位的当前位置和与所述预定位置相关的基准位置之间的位置误差；

利用计算装置将该位置误差与外部阈值进行比较，该外部阈值与相对于基准位置限定的外部阈值边界相关；

当该位置误差大于该外部阈值时，利用计算装置利用闭环速度控制子算法生成至少一个第一命令信号；

利用计算装置将所述至少一个第一命令信号发送到至少一个阀，以便使装载机臂或器具中的所述至少一者朝向该预定位置运动，所述至少一个第一命令信号与使装载机臂或器具中的所述至少一者以对应于期望恒定速度的运动速度进行运动相关；

当该位置误差下降到低于该外部阈值时，利用计算装置利用闭环速度控制子算法或闭环位置控制子算法生成至少一个第二命令信号；以及

利用计算装置将所述至少一个第二命令信号发送到所述至少一个阀，以便当装载机臂或器具中的所述至少一者运动靠近预定位置时装载机臂或器具中的所述至少一者的运动速度从期望恒定速度斜降。

13.根据权利要求12所述的方法，其中生成所述至少一个第一命令信号包括：

监测装载机臂或器具中的所述至少一者的运动速度；

基于监测的运动速度和期望恒定速度之间的差生成速度误差信号；以及

将速度误差信号输入到闭环速度控制子算法中以生成所述至少一个第一命令信号。

14.根据权利要求12所述的方法，其中生成所述至少一个第二命令信号包括：

基于确定的位置误差生成位置误差信号；以及

将位置误差信号输入到闭环位置控制子算法中以生成所述至少一个第二命令信号。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个第二命令信号与使装载机臂或器具中的所述至少一者以斜降速度运动相关，基于位置误差信号确定该斜降速度。

16.根据权利要求12所述的方法，其中生成所述至少一个第二命令信号包括：

监测装载机臂或器具中的所述至少一者的运动速度，以确定装载机臂或器具中的所述至少一者的当前运动速度；

基于确定的位置误差确定装载机臂或器具中的所述至少一者的期望斜降速度；

基于当前运动速度和期望斜降速度之间的差生成速度误差信号；以及

将速度误差信号输入到闭环速度控制子算法中以生成所述至少一个第二命令信号。

17.根据权利要求12所述的方法，其还包括：计算待输入到闭环速度控制子算法或闭环位置控制子算法中的增益信号，基于以下参数中的至少一种计算该增益信号：液压油温度、发动机速度、液压缸压力、装载机臂或器具中的所述至少一者的运动速度、或者装载机臂或器具中的所述至少一者的运动加速度。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一个第二命令信号与使装载机臂或器具中的所述至少一者以斜降速度运动相关。

19.根据权利要求12所述的方法，其中运动速度从期望恒定速度斜降，使得当位置误差小于与相对于基准位置限定的内部阈值边界相关的内部阈值时，停止装载机臂或器具中的所述至少一者的运动，该内部阈值边界限定在外部阈值边界和基准位置之间。