CN1655076A - 建设机械的作业机的控制装置、建设机械的控制方法、以及在计算机中执行该方法的程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种建设机械的作业机的控制装置及控制方法。在速度目标值修正机构(29)中，按照消除振动的方式将速度目标值(V1)修正为速度目标值(V2)。所以，与为了缩小振动而限制液压油的流量或减小速度目标值(V1)的情况不同，可以防止作业机的停止延迟或开始延迟，从而可以使作业机灵敏地动作。另外，被修正了的速度目标值(V2)由于被直接转换为指令信号(G)而向用于驱动油压缸的主阀输出，因此就可以不需要驱动油压缸的其他的流量控制阀等，不仅可以使构造简单化，而且也可以容易地控制。

Description

建设机械的作业机的控制装置、建设机械的控制方法、 以及在计算机中执行该方法的程序

技术领域

本发明涉及建设机械的作业机的控制装置、建设机械的控制方法、以及在计算机中执行该方法的程序。

背景技术

例如在液压挖掘机等建设机械中，通过使由悬臂和起重臂构成的作业机动作来进行各种作业，但是在使正在动作的作业机停止时，或已停止的作业机开始动作时，会有在该作业机中产生摆动的问题。

该现象是在利用包括油压缸的致动器使作业机动作的情况下，因瞬间停止向致动器的液压油的供给或瞬间开始供给而产生的现象，是因无法平稳地吸收正在动作的或已经停止了的作业机的惯性力而造成的。

此外，当在悬臂和起重臂之类的惯性大的作业机中产生摆动时，由于液压挖掘机整体会发生较大的摆动，因此对作业机控制杆进行操作的操作者也会摆动，使操作性受到损害。

另外，当作业机摆动时，由于无法将作业机转移至下一个动作，因此动作就会变慢，操作效率变差。但是，虽然可以通过使作业机缓慢地动作，来抑制停止时或开始时的摆动，但是这样就不能充分地发挥液压挖掘机的功率，操作效率仍然较差。

所以，以往为了抑制作业机的摆动，提出了各种的控制装置或控制方法(例如参照文献1：实开平2-48602号公报、文献2：特开平4-181003号公报、文献3：特开平4-353130号公报、文献4：特开平9-324443号公报、文献5：特开平6-222817号公报)。

文献1的技术中，通过在使流量控制阀动作的液控回路中设置节流阀，节流调节来自与作业机连动的控制阀的控制压力，使流量控制阀缓慢地动作，从而抑制振动。

文献2的技术中，在用作业机控制杆进行停止动作时，通过根据减速动作开始时刻的油压缸的位置和速度，减弱向流量控制阀的指令信号，来限制液压油向油压缸的的流量的调制方式，通过选择减弱指令信号的软模来抑制振动。

文献3的技术中，在向油压缸供给液压油时，除了以来自作业机控制杆的指令信号动作的第1流量控制阀以外，还设置了以来自控制器的信号动作的辅助的第2流量控制阀，在利用来自第1流量控制阀的液压油的供给停止作业机时，估计产生振动的时刻，从第2流量控制阀也供给规定量的液压油，抑制振动的产生。

根据文献4的技术，在利用作业机控制杆进行作业机的停止动作的情况下，从该作业机控制杆的操作时刻开始，使向油压缸供给的液压油的流量逐渐减少，抑制作业机的振动。

文献5的技术是与建设机械没有直接关系的焊接机器人的技术。即，在利用焊接机器人进行横向摆动焊接时，由于机器人所具有的共振特性及相位特性，会产生实际的振幅相对于横向摆动的指令振幅有所不同的现象，为了解决该问题，将用于抵消各特性的逆传递函数作为过滤器使用，通过使指令振幅穿过该过滤器而向驱动部输出，以和输入的指令振幅相同的振幅实现横向摆动焊接。此外，也可以考虑将该技术用于建设机械中的振动抑制中。

但是，在文献1的技术中，即使将作业机控制杆返回中立位置而进行作业机的停止动作，由于因节流阀使控制压力被减小，因此流量控制阀也只能缓慢地动作。

由此，作业机中，由于速度的变化减缓而抑制振动，但另一方面在停止中花费较多时间，从而有产生停止延迟的问题。

根据文献2的技术，由于在作业机控制杆的操作后不久，检测出操作时刻的行程位置及速度，并且根据该检测结果，算出为了不产生振动而不勉强地停止的行程位置，按照朝向该停止行程位置的方式限制液压油的流量，因而还是会有产生停止延迟的问题。

文献3的技术中，需要辅助的电磁阀，构成十分复杂。而且，在决定来自第2流量控制阀的流量时，由于有必要考虑作业机的速度及负载，因此就有如下的问题，即，有必要预先准备几个流量决定模式，并且模式选择的处理变得烦杂。

另外，在该文献3中，仅能抑制油压缸停止的瞬间的振动，而无法抑制作业机起动时的振动。

文献4的技术中，由于通过减弱来自作业机控制杆的控制杆操作信号，来逐渐减少液压油的流量，因此与上述相同，会使流量控制阀缓慢地动作。

所以，由于从作业机控制杆的操作时刻开始经规定时间后液压油的流量变为零而使作业机停止，因此还会有产生停止延迟的问题。

此外，根据公开有利用焊接机器人进行横向摆动焊接的技术的文献5，由于被输入控制装置的指令振幅限定为正弦波，因此当所输入的指令信号的波形因作业机控制杆的操作的方法顺序而完全不同时，即使将此种技术直接运用，也难以可靠地抑制振动。

发明内容

本发明的主要的目的在于，提供一种通过在可靠地防止作业机的起动时及停止时的摆动的同时，消除起动延迟或停止延迟，从而能够实现比以往更为灵敏的动作，并且可以使构成或处理简单的作业机的控制装置、控制方法以及在计算机中执行该方法的程序。

本发明的控制装置是建设机械的作业机的控制装置，其特征是，具备：包括基于由对作业机进行操作的操作机构输入的操作信号来生成所述作业机的动作目标值的目标值运算机构的操作信号输入机构、修正所生成的动作目标值的目标值修正机构、基于被修正了的目标值向使所述作业机动作的致动器输出指令信号的指令信号输出机构，所述目标值修正机构具备根据因所述作业机的姿势及/或负载而变化的振动特性，将所述动作目标值修正为其他的目标值，以抑制所述建设机械的振动的发生的振动抑制机构。

这里，所述的目标值运算机构并不是必须利用放大、调制等方法来转换操作信号，而是还包括基本上不转换而将操作信号直接地作为动作目标值的实质上不发挥作用的机构的概念。

本发明的控制装置是建设机械的作业机的控制装置，其特征是，具备：包括基于由对作业机进行操作的操作机构输入的操作信号来生成所述作业机的动作目标值的目标值运算机构的操作信号输入机构、修正所生成的动作目标值的目标值修正机构、基于被修正了的目标值向使所述作业机动作的致动器输出指令信号的指令信号输出机构，所述目标值修正机构具备根据因所述建设机械的姿势及/或负载而变化的振动特性，将所述动作目标值修正为其他的目标值，以抑制所述建设机械的振动的发生的振动抑制机构。

本发明的控制装置中，优选：当所述目标值修正机构检测出动作目标值的变化率增加时，将该动作目标值修正为更大的目标值，当检测出动作目标值的变化率减少时，将该动作目标值修正为更小的目标值。

本发明的控制装置中，优选：所述目标值修正机构具备根据与所述建设机械或所述作业机的姿势及负载对应的频率及衰减率，决定所述建设机械及所述作业机的振动特性的振动特性决定机构，所述振动抑制机构根据所述频率及所述衰减率修正所述动作目标值。

本发明的控制装置中，优选：所述操作机构是通过从中立位置倾倒而改变操作信号的作业机控制杆，所述目标值修正机构将所述作业机控制杆从靠近该作业机控制杆的中立位置的方向移动的状态开始被停止的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更大的方向修正，将所述作业机控制杆被向靠近该作业机控制杆的中立位置的方向移动的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更小的方向修正。

这里所谓“中立位置”是指，从作业机控制杆输出的操作信号相当于作业机速度为零的位置，以下的各发明中也相同。

本发明的控制装置中，优选：所述操作机构是通过从中立位置倾倒而改变操作信号的作业机控制杆，所述目标值修正机构是将所述作业机控制杆被向远离该作业机控制杆的中立位置的方向移动的情况、或从向靠近所述作业机控制杆的中立位置的方向移动的状态被停止的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更大的方向修正，将所述作业机控制杆从向远离该作业机控制杆的中立位置的方向移动的状态被停止的情况、或向靠近所述作业机控制杆的中立位置的方向移动的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更小的方向修正。

本发明的控制方法是将所述的本发明的控制装置展开的方法，是对建设机械的作业机进行控制的建设机械的作业机的控制方法，其特征是，所述作业机的控制装置执行以下步骤：基于由对作业机进行操作的操作机构输入的操作信号而生成所述作业机的动作目标值的目标值生成步骤、基于该目标值生成步骤中所生成的动作目标值而取得根据所述作业机的姿势及/或负载变化的振动特性的振动特性取得步骤、基于所取得的振动特性按照抑制所述建设机械的振动的产生的方式将所述动作目标值修正为其他的目标值的目标值修正步骤。

本发明的可由计算机执行的程序，其特征在于，在建设机械的控制装置中执行上述的建设机械的作业机的控制方法。

附图说明

图1是表示搭载了本发明的实施方式1的作业机及控制装置的建设机械的示意图。

图2是表示控制装置的方框图。

图3A～图3C分别是用于说明速度目标值、修正后的速度目标值及作业机速度的图。

图4是用于说明作业机的控制方法的流程图。

图5A及图5B分别是用于说明恒速作业的图。

图6是用于说明碾压作业的图。

图7是用于说明振动特性的决定方法的流程图。

图8A～图8C分别是用于说明紧急操作限制的图。

图9是用于说明目标值的修正运算方法的流程图。

图10是表示搭载了本发明的实施方式2的作业机及控制装置的建设机械的示意图。

图11是表示控制装置的方框图。

图12A及图12B分别是用于说明将压力P取入的时刻的图。

图13是用于说明作业机的控制方法的流程图。

图14是表示搭载了本发明的实施方式3的作业机及控制装置的建设机械的示意图。

图15是用于说明本发明的变形例的图。

图16A～图16C分别是用于说明控制杆操作信号、变化率及指令信号的图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施方式进行说明。

1.实施方式1

(1)整体构成

图1是表示搭载了本发明的一个实施方式的作业机及其控制装置的液压挖掘机(建设机械)1的示意图。图2是表示控制装置的方框图。

图1中，液压挖掘机1具备由作业机控制杆2操作的起重臂11及由作业机控制杆2’操作的悬臂12，在悬臂12的顶端安装有铲斗13。

起重臂11利用油压缸14以支撑点D1为中心转动。

悬臂12利用起重臂11上的油压缸以支撑点D2为中心转动。另外，铲斗13通过将作业机控制杆2向其他方向操作，利用悬臂12上的油压缸转动。此外，由这些起重臂11、悬臂12及铲斗13构成本发明的作业机10。

而且，本实施方式中，由于以起重臂11为代表来说明本发明的详细情况，因此将悬臂12或铲斗13用的各油压缸的图示省略。

另外，除了铲斗13以外，也可以使用抓斗、手柄等任意的附件。

在这些起重臂11的支撑点D1及悬臂12的支撑点D2上，分别设有旋转编码器或电位计等角度检测器15、16，角度检测器15检测起重臂11相对于未图示的车辆主体的关节角度θ1，角度检测器16检测悬臂12相对于起重臂11的关节角度θ2，并将这些关节角度θ1、θ2作为角度信号向阀控制器(控制装置)20a输出。

油压缸14是由从主阀17供给的液压油进行油压驱动的部件，主阀17的阀柱17A利用一对作为比例电磁阀的EPC阀18、18而移动，调整向油压缸14供给的液压油的流量。

此外，由这些油压缸14、主阀17及EPC阀18构成本发明的致动器19。

另外，在主阀17上，设有检测阀柱17A的位置E的位置检测器17B，从该处将阀柱的位置E作为位置信号向阀控制器20a输出。

这里，作业机控制杆2例如具备利用电位计、静电电容或激光器的力矩传感器等倾倒角度检测器，从该倾倒角度检测器将与作业机控制杆2的倾倒角度具有1对1的相关性的控制杆操作信号Fa向阀控制器20a输出。

在作业机控制杆2处于中立位置时，输出的控制杆操作信号Fa为「0(零)」，起重臂11的速度变为「0」。当使之向前方倾倒时，起重臂11就会以与倾倒角度对应的速度下降，另外，当使之向后方倾倒时，起重臂11就会以与倾倒角度对应的速度上升。此种控制利用以下的阀控制器20a进行。

阀控制器20a基于来自作业机控制杆2的控制杆操作信号Fa使起重臂11动作，并且担负抑制它们的起动时及停止时的摆动的作用。此种阀控制器20a由微型计算机等构成，虽然通常被作为用于进行液压挖掘机1的引擎控制及油压泵控制而搭载的调速器/泵控制器的一部分装入，但是本实施方式中，为了说明上的方便，单独进行图示。

另外，被输入操作信号Fb的铲斗13用的阀控制器20b及被输入操作信号Fc的悬臂12用的阀控制器20c虽然具有大致相同的功能及构成，但是这里，由于以起重臂11用的阀控制器20a为代表进行说明，因此将各阀控制器20b、20c的详细说明省略。

(2)阀控制器20a的构造

具体来说，阀控制器20a如图2所示，具备输入来自作业机控制杆2的控制杆操作信号Fa的控制杆操作信号输入机构21、输入来自该控制杆操作信号输入机构21的速度目标值(动作目标值)V1的目标值修正机构22、输入来自该目标值修正机构22的被修正了的速度目标值(被修正了的目标值)V2的指令信号输出机构23、由RAM、ROM等构成的存储部24。

(2-1)控制杆操作信号输入机构21的构成

控制杆操作信号输入机构21具备分别由计算机程序(软件)构成的速度目标值运算机构25及作业内容判定机构26。

速度目标值运算机构25基于来自作业机控制杆2的控制杆操作信号Fa，运算求出起重臂11的速度目标值V1。该速度目标值V1例如在使作业机控制杆2向前方倾倒后，将倾倒后的状态维持规定时间，当其后回到中立位置时，即如图3A所示，以与时间的关系形成梯形的信号波形。

即，在图3A中，在处于时刻T1时，作业机控制杆2处于中立位置，起重臂11停止，当从该处开始使作业机控制杆2向前方倾倒时，直到到达T2，起重臂11在从高位置加速的同时下降，通过将作业机控制杆2维持该状态，从而在T2到T3之间，起重臂11便以一定速度下降，通过从该处开始使作业机控制杆2回到中立位置，在从T3到T4之间，起重臂11即减速的同时下降、并停止。

作业内容判定机构26具有如下的功能，即，在使用起重臂11进行的作业中，特别判定出恒速作业及碾压作业，在这些作业的情况下，不进行用于起重臂11的振动控制的控制。对于该功能将在后面叙述。

(2-2)目标值修正机构22的构成

目标值修正机构22在本实施方式中是最有特征性的构成，也还具备由计算机程序(软件)构成的振动特性决定机构27、紧急操作限制机构28及振动抑制机构29。

振动特性决定机构27具有根据关节角度θ1、θ2的输入，决定与起重臂11及悬臂12的姿势对应的频率ω及衰减率ξ的功能。这里，虽然关节角度θ1、θ2与起重臂11及悬臂12的姿势变化连动地在规定的范围中变化，但是与关节角度θ1、θ2对应的频率ω及衰减率ξ则是利用以实际的车辆为对象的测量、计算而预先求得的，被储存在存储部24中。

所以，通过输入各关节角度θ1、θ2，与它们对应的频率ω及衰减率ξ就立即被从存储部24中调出，继而被随后的振动抑制机构29使用。而且，关于储存在该存储部24中的作业机10的参数ω、ξ，将在后面叙述。

紧急操作限制机构28具有进行因作业机控制杆2的紧急操作而将起重臂11紧急起动或紧急停止时的处理的功能，对于其将在后面叙述。

振动抑制机构29具有将由控制杆操作信号Fa求得的速度目标值V1作为结果而修正为使起重臂11不振动的速度目标值V2的功能。如果用图3对其进行说明，则是将如A所示的速度目标值V1的信号波形修正为如B所示的速度目标值V2的信号波形。

(2-3)速度目标值V2修正的逻辑

具体的振动特性的决定及速度目标值V2的修正运算利用如下的逻辑进行。

(a)速度目标值V2的运算的原理

从EPC阀18到作业机10的动作的特性虽然会因作业机10的姿势或作业机10的负载(有效负载)而发生复杂的变化，然而是与其前段所进行的阀控制器20a的运算无关地被决定的特性。

所以，本实施方式中，为了用简单的运算将作业机10的振动的主要成分除去，用如式(1)所示的二次延迟特性来近似从EPC阀18到作业机10的动作的特性。另外，以下的说明中，虽然求出包括起重臂11的作业机10的振动特性，但是并不限定于此，也成为近似了未图示的车辆主体的振动特性的结果。

这里，X为向EPC阀18的输入，Y为作业机10的输出，S为拉普拉斯算子，ω、ξ是因姿势或有效负载而变化的参数。

$\frac{Y}{X}=\frac{{\mathrm{\ω}}^2}{S^2+2\mathrm{\ξ\ωS}+{\mathrm{\ω}}^2}\·\·\·\left(1\right)$

为了将由从EPC阀18到作业机10的动作的特性造成的残留振动消除，在从作业机控制杆2的输入到EPC阀18的输入之间插入运算器，使在EPC阀18以前的位置处具有包括像所述式(1)的倒数那样的特性。本实施方式中，例如采用如下式(2)所示的特性。

其中，U为来自控制杆的目标值，X为向EPC阀18的输入，S为拉普拉斯算子，ω、ξ为式(1)所使用的参数，ω₀为另外设定的常数。

$\frac{X}{U}=\frac{S^2+2\mathrm{\ξ\ωS}+{\mathrm{\ω}}^2}{{\mathrm{\ω}}^2}{\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{S+{\mathrm{\ω}}_0}\right)}^2\·\·\·\left(2\right)$

如果像这样，采用将EPC阀18以后的特性用在其以前的特性消除的构成，则由于从作业机控制杆2的输入到作业机10的动作的整体的特性成为式(1)和式(2)的积，因此就如下式(3)所示，可以将作业机10的振动除去。

其中，U为来自作业机控制杆2的目标值，X为向EPC阀18的输入，Y为作业机10的输出，S为拉普拉斯算子，ω₀为另外设定的常数。

$\frac{Y}{U}=\frac{X}{U}\×\frac{Y}{X}={\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{S+{\mathrm{\ω}}_0}\right)}^2\·\·\·\left(3\right)$

(b)逆特性运算的实现方法

基于所述的原理，振动抑制机构29对成为逆特性的速度目标值如下进行运算。

首先，式(2)可以如下式(4)所示那样变形。这样，式(4)的系数C0～C2、F1、F2就如式(5)、式(6)所示被相互关联。

其中，U为来自作业机控制杆2的速度目标值，X为向EPC阀18的输入，S为拉普拉斯算子。

$X=\frac{{{\mathrm{\ω}}_0}^2}{{\mathrm{\ω}}^2}\×U+\frac{2{\mathrm{\ω}}_0(\mathrm{\ξ\ω}-{\mathrm{\ω}}_0)}{{\mathrm{\ω}}^2}\×\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{S+{\mathrm{\ω}}_0}\right)U+\frac{{\mathrm{\ω}}^2+{{\mathrm{\ω}}_0}^2-2\mathrm{\ξ\ω}{\mathrm{\ω}}_0}{{\mathrm{\ω}}^2}\×{\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{S+{\mathrm{\ω}}_0}\right)}^{2}U$

$=C0\×U+C1\×F1+C2\×F2\·\·\·\left(4\right)$

$C0=\frac{{{\mathrm{\ω}}_0}^2}{{\mathrm{\ω}}^2}$ $C1=\frac{2{\mathrm{\ω}}_0(\mathrm{\ξ\ω}-{\mathrm{\ω}}_0)}{{\mathrm{\ω}}^2}$ $C2=\frac{{\mathrm{\ω}}^2+{{\mathrm{\ω}}_0}^2-2\mathrm{\ξ\ω}{\mathrm{\ω}}_0}{{\mathrm{\ω}}^2}\·\·\·\left(5\right)$

$F1=\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{S+{\mathrm{\ω}}_0}\right)U$ $F2={\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{S+{\mathrm{\ω}}_0}\right)}^{2}U=\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{S+{\mathrm{\ω}}_0}\right)F1\·\·\·\left(6\right)$

如果将作业机10的参数ω、ξ作为已知而将ω₀设为适当的值，则系数C0～C2就可以看作常数。所以，如果计算每时每刻变化的输入值U及由其导出的F1、F2，则向EPC阀18的输入X就可以被作为它们的线性和而连续地求出。

从输入U求出F1的式子虽然以包括拉普拉斯算子S的形式变为式(6)那样，但是其不会变为成为截止频率ω₀的一次延迟过滤器的算式。所以，就可以在以时间Δt间隔重复进行计算的振动抑制机构29内部利用下式(7)求出F1。

最新F1＝前次F1+(最新U-前次F1)/(1+ω₀×Δt)  ...(7)

根据式(6)，由于F2和F1的关系与F1和U的关系相同，因此就可以利用下式(8)求出F2。

最新F2＝前次F2+(最新F1-前次F2)/(1+ω₀×Δt) ...(8)

像这样，用式(5)计算系数C0～C2，用式(7)、(8)计算F1和F2，如果将它们代入式(4)，就可以求出向EPC阀18的输入X。

这样，振动抑制机构29通过求出向EPC阀18的输入X，就可以将由作业机控制杆2的控制杆操作信号Fa求得的速度目标值V1修正为使起重臂11不振动的速度目标值V2。

(c)作业机10的参数的推定方法

但是，当将作业机10的振动特性用式(1)来近似时，式(1)所含的参数ω、ξ就会因作业机10的姿势或有效负载而变化。这些参数虽然如果实际使作业机10往复动作就可以测量，但是由于在作业中姿势或有效负载每时每刻都在变化，因此不可能每次一一测量参数。

—推定方法1—

所以，作为参数ω、ξ的推定方法之一，可以考虑将与起重臂11的关节角度θ1、悬臂12的关节角度θ2对应的频率ω及衰减率ξ的值预先储存在存储部24中，决定与关节角度θ1、θ2对应的频率ω及衰减率ξ。作为此种存储部24，例如可以采用以下面的表1那样的形式储存频率ω的存储部，对于衰减率ξ也可以采用以相同的形式储存的存储部。振动特性决定机构27作为其一个例子，就可以基于此种方法来决定振动特性。

(表1)

—推定方法2—

由振动特性决定机构27决定频率ω及衰减率ξ时，如果在全部的作业姿势中都提前求出频率ω或ξ，则在调整中就会花费很多时间。所以，可以考虑如下的方法，即，对于各个关节角度θ1、θ2，选择代表性的2～4点左右的姿势，先测量求出那里的ω和ξ，对于其中间姿势则利用插值运算来求出。

例如，在对各个关节角度θ1、θ2设定各3个位置的代表角度，对3×3＝9个姿势求出了最适合的ω的情况下，(θ1、θ2、ω)的组合就可以得到9组。所以，求解以下的行列式(9)，预先求得9个系数A0～A8。

$\left[\begin{array}{c}1/\mathrm{\ω}0\\ 1/\mathrm{\ω}1\\ 1/\mathrm{\ω}2\\ 1/\mathrm{\ω}3\\ 1/\mathrm{\ω}4\\ 1/\mathrm{\ω}5\\ 1/\mathrm{\ω}6\\ 1/\mathrm{\ω}7\\ 1/\mathrm{\ω}8\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccccccc}1& {\mathrm{\θ}1}_0& {{\mathrm{\θ}1}_0}^2& {\mathrm{\θ}2}_0& {\mathrm{\θ}1}_0\·{\mathrm{\θ}2}_0& {{\mathrm{\θ}1}_0}^2\·\mathrm{\θ}{2}_0& {{\mathrm{\θ}2}_0}^2& {\mathrm{\θ}1}_0\·{{\mathrm{\θ}2}_0}^2& \mathrm{\θ}{1_0}^2\·\mathrm{\θ}{2_0}^2\\ 1& {\mathrm{\θ}1}_1& {{\mathrm{\θ}1}_1}^2& \mathrm{\θ}{2}_1& {\mathrm{\θ}1}_1\·\mathrm{\θ}{2}_1& {{\mathrm{\θ}}_1}^2\·\mathrm{\θ}{2}_1& {{\mathrm{\θ}2}_1}^2& {\mathrm{\θ}1}_1\·\mathrm{\θ}{2_1}^2& {{\mathrm{\θ}1}_1}^2\·\mathrm{\θ}{2_1}^2\\ 1& \mathrm{\θ}{1}_2& {{\mathrm{\θ}1}_2}^2& {\mathrm{\θ}2}_2& {\mathrm{\θ}1}_2\·{\mathrm{\θ}2}_2& {{{\mathrm{\θ}}_2}^2\·\mathrm{\θ}2}_2& {{\mathrm{\θ}2}_2}^2& {{{\mathrm{\θ}1}_2\·\mathrm{\θ}2}_2}^2& {{{{\mathrm{\θ}1}_2}^2\·\mathrm{\θ}2}_2}^2\\ 1& {\mathrm{\θ}1}_3& {{\mathrm{\θ}1}_3}^2& {\mathrm{\θ}2}_3& {{\mathrm{\θ}1}_3\·\mathrm{\θ}2}_3& {{{\mathrm{\θ}}_3}^2\·\mathrm{\θ}2}_3& {{\mathrm{\θ}2}_3}^2& {{{\mathrm{\θ}1}_3\·\mathrm{\θ}2}_3}^2& {{{{\mathrm{\θ}1}_3}^2\·\mathrm{\θ}2}_3}^2\\ 1& {\mathrm{\θ}1}_4& {{\mathrm{\θ}1}_4}^2& {\mathrm{\θ}2}_4& {{\mathrm{\θ}1}_4\·\mathrm{\θ}2}_4& {{{\mathrm{\θ}}_4}^2\·\mathrm{\θ}2}_4& {{\mathrm{\θ}2}_4}^2& {{{\mathrm{\θ}1}_4\·\mathrm{\θ}2}_4}^2& {{{{\mathrm{\θ}1}_4}^2\·\mathrm{\θ}2}_4}^2\\ 1& {\mathrm{\θ}1}_5& {{\mathrm{\θ}1}_5}^2& {\mathrm{\θ}2}_5& {{\mathrm{\θ}1}_5\·\mathrm{\θ}2}_5& {{{\mathrm{\θ}}_5}^2\·\mathrm{\θ}2}_5& {{\mathrm{\θ}2}_5}^2& {{{\mathrm{\θ}1}_5\·\mathrm{\θ}2}_5}^2& {{{{\mathrm{\θ}1}_5}^2\·\mathrm{\θ}2}_5}^2\\ 1& {\mathrm{\θ}1}_6& {{\mathrm{\θ}1}_6}^2& {\mathrm{\θ}2}_6& {{\mathrm{\θ}1}_6\·\mathrm{\θ}2}_6& {{\mathrm{\θ}}_6}^2{\·\mathrm{\θ}2}_6& {{\mathrm{\θ}2}_6}^2& {{{\mathrm{\θ}1}_6\·\mathrm{\θ}2}_6}^2& {{{{\mathrm{\θ}1}_6}^2\·\mathrm{\θ}2}_6}^2\\ 1& {\mathrm{\θ}1}_7& {{\mathrm{\θ}1}_7}^2& {\mathrm{\θ}2}_7& {{\mathrm{\θ}1}_7\·\mathrm{\θ}2}_7& {{{\mathrm{\θ}}_7}^2\·\mathrm{\θ}2}_7& {{\mathrm{\θ}2}_7}^2& {{{\mathrm{\θ}1}_7\·\mathrm{\θ}2}_7}^2& {{{{\mathrm{\θ}1}_7}^2\·\mathrm{\θ}2}_7}^2\\ 1& {\mathrm{\θ}1}_8& {{\mathrm{\θ}1}_8}^2& {\mathrm{\θ}2}_8& {{\mathrm{\θ}1}_8\·\mathrm{\θ}2}_8& {{\mathrm{\θ}}_8}^2{\·\mathrm{\θ}2}_8& {{\mathrm{\θ}2}_8}^2& {{{\mathrm{\θ}1}_8\·\mathrm{\θ}2}_8}^2& {{{{\mathrm{\θ}1}_8}^2\·\mathrm{\θ}2}_8}^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}A0\\ A1\\ A2\\ A3\\ A4\\ A5\\ A6\\ A7\\ A8\end{array}\right]...\left(9\right)$

在实际的动作中，使用所述的系数A0～A8及在动作中实测的关节角度θ1、θ2的值，利用下式(10)算出ω。具体来说，预先在存储部24内储存以式(9)求得的系数A0～A8，振动特性决定机构27当实测关节角度θ1、θ2时，调出所储存的系数A0～A8，利用式(10)进行频率ω的计算。而且，对于衰减率ξ也可以利用相同的计算来求出。

$1/\mathrm{\ω}=(A0+A1\·\mathrm{\θ}1+A2\·{\mathrm{\θ}1}^2)+(A3+A4\·\mathrm{\θ}1+A5\·{\mathrm{\θ}1}^2)\×\mathrm{\θ}2$

$+(A6+A7\·\mathrm{\θ}1+A8\·\mathrm{\θ}{1}^2)\×\mathrm{\θ}{2}^2\·\·\·\left(10\right)$

通过进行此种修正运算，在图3A及图3B中，作业机控制杆2处于中立位置，当从起重臂11停止的状态开始，使作业机控制杆2向前方倾倒，在将起重臂11加速的同时使之下降时，则将作业机控制杆2被向远离中立位置的方向移动的情况作为触发器(T1)，振动特性决定机构27利用表1或式(10)算出与每个单位时间Δt的作业机控制杆2的姿势对应的频率ω、衰减率ξ。振动抑制机构29使用所算出的频率ω、衰减率ξ，通过式(5)、(7)、(8)，算出每个单位时间Δt的C0～C2、F1、F2，利用式(4)运算输出X，将其作为对每个单位时间Δt被修正了的速度目标值V2。

这样，速度目标值V1就被修正为例如由图3B的曲线Q1、Q2、Q3构成的速度目标值V2那样。在以时刻T1作为触发器而形成的曲线Q1的部分中，速度目标值V2被向大于速度目标值V1的方向修正。从超过曲线Q1的顶点后直到时刻T2为止是曲线Q3的部分，速度目标值V2被按照以比速度目标值V1小的值，对应于速度目标值V1的增加而修正。然后，在以速度目标值V1达到上限值的时刻T2为触发器形成的曲线Q2的部分，速度目标值V2在比速度目标值V1小的方向按照增大的方式被修正，比速度目标值V1达到上限值的时刻T2更慢地达到上限值。

此外，虽然在这里为了说明方便而分为曲线Q1～Q3进行了说明，但是任一个曲线都是由式(5)、(7)、(8)和式(4)连续计算得到的，所以不需要运算式的切换。

另一方面，在为了使正在下降的起重臂11停止，而使作业机控制杆2回到中立位置的情况下，将作业机控制杆2向靠近中立位置的方向移动的情况作为触发器(T3)，进行与上述相同的运算。例如，速度目标值V1被修正为由曲线Q4、Q5、Q6构成的速度目标值V2。以时刻T3为触发器形成的曲线Q4的部分中，速度目标值V2在比速度目标值V1小的方向上按照增大的方式被修正。从超过曲线Q4的顶点后直至时刻T4是曲线Q6的部分，速度目标值V2被按照以比速度目标值V1大的值，对应于速度目标值V1的减小而修正。然后，在以速度目标值V1达到0的时刻T4为触发器形成的曲线Q6的部分，速度目标值V2在比速度目标值V1大的方向按照增大的方式被修正，比速度目标值V1达到0的时刻T4在时间上更慢地达到作业机10的停止状态。

此时，根据该图3B的信号波形，在起重臂11的下降的开始时刻(T1)产生的振动、在加速的同时下降的起重臂11以一定速度开始下降的时刻(T2)产生的振动、在以一定速度下降的起重臂11变为减速的时刻(T3)产生的振动及在减速的同时下降的起重臂11停止的时刻(T4)产生的振动分别被抑制。

这样，起重臂11就会与致动器19的动作匹配地移动。此时，从致动器19到起重臂11之间虽然会施加由液压油的压缩性或配管的弹性等引起的振动，但是该振动成分正好是将速度目标值V1修正为速度目标值V2时所使用的振动特性的相反特性。由此，起重臂11实际上就会以图3C所示的作业机速度动作。即，图3C所示的信号波形与操作者所要求的速度目标值V1的信号波形相同，起重臂11就会不振动，而是按照操作者的要求动作。

而且，本实施方式中，虽然对速度目标值V1为梯形的信号波形的情况进行了说明，但是例如像在从T1到T2之间，作业机控制杆2向远离中立位置的方向的倾倒暂时被停止，其后又再次开始向远离中立位置的方向的倾倒的情况，或像在从T3到T4之间，作业机控制杆2向靠近中立位置的方向的倾倒暂时被停止，其后又再次开始向靠近中立位置的方向的作业机控制杆2的倾倒的情况那样，即使速度目标值V1的信号波形为近似凸状时，在倾倒被暂时停止的时刻及再次开始的时刻，同样地被修正。在速度目标值V1的信号波形为阶梯状的情况下也相同。

另外，从速度目标值V1到速度目标值V2的修正，由于将所述的「情况」作为触发器即可，因此即使是根据该「情况」而有意地延迟进行修正的情况也包含于本发明中。

(2-3)指令信号输出机构23的构成

指令信号输出机构23具有基于被修正了的速度目标值V2而生成向致动器19的指令信号(电流信号)G，将该指令信号G经过放大器20A、20A而向EPC阀18输出的功能。EPC阀18基于该指令信号G而使构成主阀17的阀柱17A移动，调整向油压缸14的液压油的供给量。

(3)阀控制器20a的作用、作业内容判定机构26及紧急操作限制机构28的构造

下面，还参照图4的流程图，对起重臂11的控制方法进行说明，同时基于图5A及图5B至图7，对上述的作业内容判定机构26及紧急操作限制机构28进行详细说明。

(a)步骤S1：首先，当由操作者对作业机控制杆2进行操作时，基于来自作业机控制杆2的控制杆操作信号Fa，控制杆操作信号输入机构21的速度目标值运算机构25运算速度目标值V1。

(b)步骤S2：然后，作业内容判定机构26起动，判定操作者是否以一定速度使起重臂11动作。

为了以一定速度使起重臂11动作，需要将作业机控制杆2可靠地维持在以一定角度倾倒的状态，但是操作者难以毫厘不差地维持一定角度。即，即使操作者想要以一定速度使起重臂11动作，但是实际上，如图5A所示，在操作者的控制杆操作中会产生实用上不构成问题的微小的晃动，因而控制杆操作信号Fa就会振动。

此外，虽然基于此种控制杆操作信号Fa求得速度目标值V1即可，但是当修正该速度目标值V1而求得速度目标值V2时，如图5B所示，就会使速度目标值V2发生较大的振动。由此，按照基于该速度目标值V2的指令信号G动作的起重臂11就会对作业机控制杆2的微小的振动产生过度敏感的反应，反而难以进行恒速作业。

在如图5所示那样，速度变化的幅度小的情况下，作业机10的振动本来就小，所以即使不利用振动抑制机构29进行修正，在实用方面也没有问题。

所以，如果控制杆操作信号Fa的振动落入规定的振幅W内，则作业内容判定机构26判断可以进行恒速作业，从而基于速度目标值V1生成直接指令信号G。由此，在S2中，在控制杆操作信号Fa超过振幅W而振动时，则判断为不是恒速作业，前进到S3，在控制杆操作信号Fa在振幅W内振动时，判断为恒速作业，不进行速度目标值V1的向速度目标值V2的修正，跳到步骤S8。

而且，恒速作业经常用于通过使起重臂11以一定的较低速度动作而进行正确的对准的情况中，此种情况下，对作业机控制杆2的微小的振动不过敏地反应，具有的较大的好处。

步骤S3：这里也起动作业内容判定机构26，判定操作者是否在进行碾压作业。

碾压作业是通过使作业机控制杆2跨过中立位置，以较短的周期向前后方向往复运动而进行的作业，可以说是积极地利用在起重臂11中产生的振动的作业。由此，在此种碾压作业时，由于起重臂11的振动被速度目标值V1的向速度目标值V2的修正抑制，因此碾压作业比以往更难以进行。

(c)所以，在步骤S3中，当判断为操作者正在进行碾压作业时，则不进行速度目标值V1的向速度目标值V2的修正，而跳到步骤S8，利用基于速度目标值V1的指令信号G来驱动致动器19。

而且，是否在进行碾压作业的判定如图6所示，是通过检测控制杆操作信号Fa的值变为「0」的间隔t来进行的。在该间隔t小于规定的间隔的情况下，可以说作业机控制杆2被以中立位置为边界而反复操作，判定为正在进行碾压作业。

(d)步骤S4：在步骤S2、S3中，在未进行恒速作业及碾压作业的任意一项的情况下，目标值修正机构22的振动特性决定机构27决定与关节角度θ1、θ2对应的频率ω及衰减率ξ。

频率ω及衰减率ξ的决定，虽然基于所述的(2-3)(c)的作业机10的参数的推定方法来进行，但是具体来说，是基于图7所示的流程图来进行的。

步骤S4A、S4B：振动特性决定机构27取得由角度检测器15检测的起重臂11的关节角度θ1及由角度检测器16检测的悬臂12的关节角度θ2。

步骤S4C：利用推定方法1的情况下，从记录了与储存在存储部24中的表1所示的关节角度对应的频率的表中取得与关节角度θ1、θ2对应的频率ω，与之相同地，从记录了与储存在存储部24中的关节角度对应的衰减率ξ的表中取得与关节角度θ1、θ2对应的衰减率ξ。

步骤S4D、S4E：利用推定方法2的情况下，读出储存在存储部24中的系数A0～A8(S4D)，使用该系数并利用式(10)算出频率ω、衰减率ξ(S4E)。

步骤S4F：将利用步骤S4D或步骤S4E得到的频率ω、衰减率ξ储存在设于控制器20a上的RAM等存储器中。

(e)步骤S5、S6：然后，起动紧急操作限制机构28，根据速度目标值V1的速度变化率(速度变化的倾斜度)判定作业机控制杆2的操作是否为紧急操作。

例如，如图8A的速度目标值V1所示，在使起重臂11从某个速度急速地停止的情况下，当不进行紧急操作限制处理时，则为了消除因紧急操作而会产生的振动，在下面的步骤S7中进行向以虚线表示的速度目标值V2的修正。但是，根据该速度目标值V2，就会超过能够驱动起重臂11的速度(参照h1)或变为负的速度(参照h2)。该速度目标值V2虽然在数学上为正，但是由于现实情况中，致动器19所能够产生的速度有限制，另外，在构造上也难以在一瞬间形成负的速度，因此很难与此种速度目标值V2对应地使致动器19动作。

所以，紧急操作限制机构28对作业机控制杆2的操作状态逐一进行监视，并且检测速度的变化率，在判断为因作业机控制杆2的紧急操作而使速度变化率超过了规定值的情况下，则如图8B所示，将速度目标值V1的速度变化的倾斜度自动地从单点划线变更为双点划线。这样，在软件上就会减小速度变化率，在步骤S7中，相对于该速度作出速度目标值V2(参照虚线)的波形。所以，作为速度目标值V2，即使进行作业机控制杆2的紧急操作，也可以变为能够实现的速度范围内的值，可以使起重臂11不勉强地动作。

而且，速度变化率的规定值可以基于步骤S4中求得的ω、ξ及h，通过计算而获得。

另外，紧急操作限制机构28由于总是监视作业机控制杆2的操作状态，因此如图8C所示，在一瞬间利用紧急操作使作业机控制杆2回到中立位置侧后，从途中以通常的速度完全回到了中立位置的情况下，仅在开始进行紧急操作的瞬间，按照基于速度变化率较小的速度目标值V1(双点划线)而进行向速度目标值V2的修正的方式，向振动抑制机构29指示，从倾斜较平缓的中途开始，按照基于以实线表示的实际的速度目标值V1而进行速度目标值V2的修正的方式指示。

另外，此种紧急操作限制机构28不仅在利用作业机控制杆2的紧急操作停止起重臂11的情况下，而且在利用紧急操作开始动作的情况下也同样地起动。

(f)步骤S7：这里，利用振动抑制机构29，根据速度目标值V1运算速度目标值V2。在未进行紧急操作处理的情况下，根据在步骤S1中运算的速度目标值V1求得速度目标值V2，在进行紧急操作处理的情况下，根据由紧急操作限制机构28设定的速度目标值V1求出速度目标值V2。

此时的运算中，使用在步骤S4中求得的频率ω、衰减率ξ，利用上述的式(5)、(7)、(8)和(4)，基于图9所示的流程图，求出速度目标值V2。

步骤S7A：振动抑制机构29加载频率ω、衰减率ξ的值，上述值在步骤S4中求得而被储存在RAM等存储器中。

步骤S7B：根据被加载的频率ω、衰减率ξ，基于式(5)，算出C0～C2。

步骤S7C：振动抑制机构29将速度目标值V1作为式(7)、(8)的输入值U，基于该式(7)、(8)，算出F1、F2。

步骤S7D：将所算出的C0～C2及F1、F2代入式(4)，算出输出Y，将该输出Y作为被修正了的速度目标值V2。

(g)步骤S8：其后，起动指令信号输出机构23，将被修正了的速度目标值V2变换为指令信号G，向EPC阀18输出。

(h)步骤S9：当利用来自EPC阀18的控制压力，移动主阀17的阀柱17A时，指令信号输出机构23监视由位置检测器17B反馈的阀柱17A的位置E，按照使阀柱17A维持正确的位置的方式输出指令信号G。

利用以上操作，起重臂11就被来自主阀17的油压驱动，并且在起重臂11开始动作的瞬间，或从某一速度停止时，该主阀17通过基于速度目标值V2动作，振动就被起重臂11自身的振动特性消除，起重臂11就会与速度目标值V1吻合地运动。即，起重臂11的振动得以抑制，且液压挖掘机1的车辆主体的摆动也被抑制。

(4)实施方式的效果

根据此种实施方式，有以下的效果。

即，根据搭载于液压挖掘机1上的阀控制器20a，由于目标值修正机构22具备振动抑制机构29，因此就可以将由控制杆操作信号Fa获得的速度目标值V1修正为具有可以消除起重臂11的被预测的振动的逆特性的速度目标值V2。所以，当用基于该速度目标值V2生成的指令信号G驱动致动器19时，起重臂11就可以利用自身的振动特性消除振动，从而可以使起重臂11像修正前的速度目标值V1那样，没有摆动地顺利地动作。

此时，由于按照消除振动的方式修正速度目标值V1，因此与减慢起重臂11的速度变化而将振动程度抑制得较小的以往情况相比，在振动的抑制原理上完全不同。由此，与为了减小振动而限制液压油的流量或降低速度目标值V1的情况不同，可以防止起重臂11的停止延迟或开始延迟，从而可以使起重臂11灵敏地动作。

此外，向速度目标值V2的修正由于相对于所有的信号波形的速度目标值V1都可以进行，因此就可以可靠地实现以往难以做到的任意动作状态下的起重臂11的振动抑制。

另外，由于被修正了的速度目标值V2直接被转换为指令信号G而向用于驱动油压缸14的主阀17输出，因此就可以不需要驱动油压缸14的其他的辅助装置，例如相当于文献3的第2流量控制阀的部件，不仅可以使构造简单化，而且还可以容易地控制。

另外，本实施方式中的振动模型由于也近似了车辆主体的振动特性，因此还可以防止因起重臂11的摆动产生的车辆主体的振动，并且可以防止此种振动向地面传递，因此就可以有效地降低由与地面的冲撞造成的冲击音，即使在住宅地周边的工程或夜间工程中，也可以减少对周边环境造成的影响。而且，由于车辆主体的振动难以向地面传递，因此即使在刚性比较低的底座或基座或者较软的地面上，也可以有效地进行作业。

另外，通过抑制起重臂11的开始动作后不久及停止后不久的振动，就可以缩短转移至下一个动作的时间，从而可以提高作业效率。由此，特别是在反复进行砂土的搬送的情况下，或者像坡面加工那样需要使铲斗13快速并且正确地移动至规定位置的情况下，十分有效。

另外，本实施方式的技术越是以较高速度使起重臂11动作，则其效果就越为明显。所以，即使以往为了避免倾倒等危险而将最高速度较低地设定的对应于高速、重负载的大型的液压挖掘机1中，也可以不产生振动地顺利地操纵。当然，如果是中小型的液压挖掘机1，由于可以充分地抑制振动，因此即使对于只会野蛮地操作而产生了振动的初学者的情况，也可以轻松地操纵此种中小型的液压挖掘机1。

此外，由于本实施方式中最为特征性的振动抑制机构29为软件，因此可以容易地装入已有的液压挖掘机1的阀控制器20a的内部，可以不导致成本上升地实现振动抑制。

另外，由于起重臂11的振动特性是基于频率ω及衰减率ξ而被决定，因此就可以用线性2次延迟模型来近似表现振动特性的振动模型。所以，不需要如文献3那样准备并选择较多的模型，可以利用该线性2次延迟模型容易地并且正确地进行从速度目标值V1向速度目标值V2的修正。

此外，决定振动特性的频率ω及衰减率ξ由于基于表示起重臂11的姿势状态的关节角度θ1、θ2而可变，因此就可以获得与起重臂11的上下加减对应的合适的振动特性，从而可以严格地进行速度目标值V2的修正，而进一步提高起重臂11的操作性。

另外，由于在控制杆操作信号输入机构21中，设有作业内容判定机构26，因此就可以判定使用了起重臂11的恒速作业或碾压作业。此外，根据作业内容判定机构26，在正在进行这些不需要抑制振动的类型的作业的情况下，不进行从速度目标值V1向速度目标值V2的修正，而基于速度目标值V1直接地生成指令信号G，有意地省略了起重臂11的振动抑制，因此就可以消除因抑制振动而产生的弊病，可以有效地进行各作业。

另外，在目标值修正机构22中，设有紧急操作限制机构28，在对作业机控制杆2进行了紧急操作时，由于修正速度目标值V1而使速度变化率变缓，因此即使修正速度目标值V1，也不用担心获得起重臂11实质上无法动作的速度目标值V2，而可以可靠地使起重臂11动作，另外，还可以防止致动器19的损伤等。

2.实施方式2

下面，对本发明的实施方式2进行说明。而且，以下的说明中，对于与已经说明的部分相同的部分，使用相同的符号，将其说明省略或简略。

所述的实施方式1是将本发明应用于液压挖掘机1的情况，检测起重臂11及悬臂12的关节角度θ1、θ2，根据所检测的各个关节角度θ1、θ2求出频率ω、衰减率ξ，基于此对速度目标值V2进行了修正运算。

与之相反，实施方式2如图10所示，是将本发明用于轮式装载机3的情况，检测出构成轮式装载机3的作业机30的起重臂31的关节角度θ和使该起重臂31上下的油压缸33的油压P，基于此进行速度目标值V2的修正运算，在这一点上是不同的。

另外，所述的实施方式1中，在图4的流程图的作业机10的控制中，在步骤S2中作业内容判定机构26判定了作业内容后，在步骤S8中，不管作业内容的种类，指令信号输出机构23输出同种的指令信号G，按照使阀柱17A维持正确的位置的方式进行控制。

与之相反，实施方式2中，如图13的流程图所示，在作业机30的控制中，根据在步骤S2中由作业内容判定机构所判定的作业内容的结果输出不同的指令信号G1、G2，进行阀柱的位置控制，在这一点上是不同的。

(1)作业机30的构造

作为实施方式2的建设机械的轮式装载机3如图10所示，具备作业机30，该作业机30具备起重臂31、铲斗32及油压缸33。

起重臂31以省略了图示的车辆主体的支撑点D3为中心被自由摆动地支撑，利用油压缸33的伸缩，起重臂31向上下方向摆动。

铲斗32被自由摆动地安装在起重臂31的顶端，虽然省略了图示，但是利用铲斗用的油压缸的伸缩而转动，就可以进行堆入铲斗32的砂土DS等的卸载或堆入等。

此种作业机30与实施方式1相同，具备包括油压缸33、主阀17及EPC阀18的致动器34，该致动器34由来自控制器30a的指令信号G1、G2控制动作。

在起重臂31的支撑点D3上，设有角度检测器35，检测起重臂31相对于车辆主体的关节角度θ，被检测出的角度信号θ作为角度信号输入阀控制器30a。

另外，在从致动器34的主阀17向油压缸33的液压油供给流路、液压油排除路的各自上，设有压力传感器36，在各个压力传感器36中，检测出压力信号P，从而作为压力信号向阀控制器30a输出。

这些从压力传感器36输出的压力信号P随着铲斗32内的砂土DS等被堆积时的有效负载而变化。

(2)控制器30a的构造

控制器30a如图11所示，与实施方式1的液压挖掘机1的控制器20a大致相同，具备放大器20A、控制杆操作信号输入机构21、指令信号输出机构23及存储部24，但是目标值修正机构37的处理与实施方式1的情况略有不同。

即，目标值修正机构37，虽然紧急操作限制机构28及振动抑制机构29是进行与实施方式1相同的处理的构成，但是振动特性决定机构38的频率ω、衰减率ξ的决定方法不同。即，本实施方式中，振动特性决定机构38基于起重臂31的关节角度θ、从主阀17到油压缸33的油压供给排出流路的压力信号P，决定频率ω、衰减率ξ。

该振动特性决定机构38为了去除由作业机30的加减速造成的压力变化，如图12A及图12B所示，通过将作业机30在从一定速度切换至减速动作的瞬间的压力P、此时的关节角度θ调入使用，来决定频率ω、衰减率ξ。而且，频率ω、衰减率ξ的决定可以采用上述的实施方式1的推定方法1、推定方法2的任意一个。

由该振动特性决定机构38决定的频率ω、衰减率ξ被用于振动抑制机构29，利用与实施方式1相同的逻辑进行速度目标值V2的运算。

(3)控制器30a的作用

下面，将基于图13的流程图，对利用控制器30a进行的作业机30的控制方法，以与实施方式1的情况不同的部分为中心进行说明。

(a)利用速度目标值运算机构25进行的速度目标值V1的运算(步骤S1)、利用作业内容判定机构26进行的恒速判定(步骤S2)、利用作业内容判定机构26进行的碾压作业判定(步骤S3)、利用紧急操作限制机构28进行的紧急操作判定(步骤S5)、利用紧急操作限制机构28进行的紧急操作限制处理(步骤S6)、利用振动抑制机构29进行的速度目标值V2修正运算(步骤S7)，进行与实施方式1的情况相同的处理。

(b)在步骤S2的恒速判定中，当判定为恒速判定时，信号指令输出机构S31将通常作业用指令信号G1向EPC阀18输出(步骤S31)，监视由位置检测器17B反馈的阀柱17A的位置E，按照使阀柱17A维持正确的位置的方式输出指令信号G1(步骤S32)。

(c)在步骤S2的恒速判定中，当判定不是恒速判定时，另外在步骤S3的碾压作业判定中，当判定不是碾压作业时，利用振动特性决定机构38进行的振动特性的决定(步骤S33)如前所述，基于起重臂31的关节角度θ及压力信号P，决定频率ω、衰减率ξ。

(d)其后，在利用步骤S7的修正运算求得速度目标值V2后，指令信号输出机构23起动，将被修正了的速度目标值V2转换为高速应答用指令信号G2而向EPC阀18输出(步骤S34)，监视由位置检测器17B反馈的阀柱17A的位置E，按照使阀柱17A维持正确的位置的方式输出指令信号G1(步骤S35)。

(4)实施方式的效果

根据此种实施方式2，除了实施方式1中所述的效果以外，还有如下的效果。

由于振动特性决定机构38基于向油压缸33的液压油供给流路中的油压P及起重臂31的关节角度θ来决定振动特性，因此即使是只有一个关节角度θ的轮式装载机3那样的建设机械，也可以采用本发明，可以使轮式装载机3的起重臂31不摆动地顺利地动作。

另外，由于在测量铲斗32内的砂土DS等的有效负载的同时，振动特性决定机构38决定振动特性，因此就可以使作业机30根据有效负载进行适当的衰减动作。

另外，由于判别需要快速的阀应答的加速、减速作业和碾压作业、与不需要快速的应答的恒速作业，并切换指令信号输出机构(S31、S34)，所以例如在进行作业机顶端的摆动容易造成影响的低速定位作业等时，使用对于控制杆微振动不敏感的阀控制，即可以区别使用各种控制模式，能够扩大建设机械的应用范围。

3.实施方式3

下面将对本发明的实施方式3进行说明。

向所述的实施方式2的控制器30a输入起重臂31的关节角度θ、油压缸33的液压油压力P的信号，目标值修正机构37的振动特性决定机构38根据关节角度θ和液压油压力P来决定频率ω、衰减率ξ。

与之相反，实施方式3中，如图14所示，在构成轮式装载机3的作业机30的起重臂31的顶端的铲斗32的附近，设有应变仪等的力度传感器41，利用该力度传感器41将铲斗32内的砂土DS等的有效负载作为起重臂31的变形信号W检测出，向控制器40a输出，在这一点上是不同的。而且，控制器40a虽然基于来自角度检测器35的关节角度θ、变形信号W，利用振动特性决定机构，进行频率ω、衰减率ξ的决定，但是由于只是输入信号W不同，而基本上与实施方式2的情况相同地进行频率ω、衰减率ξ的决定，因此详细的说明省略。

根据此种实施方式3，除了实施方式2中所述的效果以外，还有如下的效果。

即，由于根据由铲斗32的附近的力度传感器41检测的变形信号W，决定振动特性，因此就可以更为正确地检测出有效负载，从而可以使之进行适应作业机30的更适应于有效负载的衰减动作。

另外，在实施方式2中将作业机30的驱动机构、即缸33的压力作为有效负载检测用的信号，所以不仅作业机30的负载和惯性力、而且油的压缩性和缸33内部的摩擦力等的影响也包含在压力值中，所以不得不提取出作业机30从一定速度切换为减速动作的瞬间的压力P。

针对于此，在实施方式3的力度传感器41中，仅仅负载和惯性力发挥作用，所以即使在加速动作和稳定动作过程中，也可以测量有效负载，因而与使用瞬时的值的情况相比较，能够减小误差的影响，能够实现更高精度的振动抑制。

4.实施方式的变形

而且，本发明并不限定于所述实施方式，还包括可以实现本发明的目的的其他的构成等，以下所示的变形等也包含于本发明中。

例如，所述实施方式1中，虽然输入控制杆操作信号Fa的控制杆操作信号输入机构21在构造上被设于阀控制器20a的主体内，但是此种控制杆操作信号输入机构21也可以作为阀控制器20a的功能的一部分而在构造上被设于作业机控制杆2侧，此种情况下，由控制杆操作信号输入机构21输出的速度目标值V1就会被直接输入阀控制器20a主体的目标值修正机构22中。

所述实施方式1中，虽然对起重臂11的振动抑制进行了说明，但是也可以为了抑制悬臂12的振动而使用此种技术，在存在会产生振动的其他的可动部分的情况下，也可以适用于该可动部分。

另外，如果仅根据车辆主体的振动特性来抑制建设机械整体的振动，则不管作业机的振动特性如何，都可以实施本发明。简而言之，如果根据作业机及/或车辆主体之类的建设机械的振动特性来抑制摆动或振动，则包含于本发明中。

例如，在如驾驶室进行上升、下降的掘土机那样、车体的重心变动的情况下，能够将来自检测驾驶室高度的传感器的信号输入到振动特性的决定机构中。而且，在有平衡锤的拆装的情况下，也可以利用有效负载传感器检测拆装，并将该信号同样输入到振动特性的决定机构中。

所述实施方式1中，作为起重臂11的振动模型，虽然采用了线性2次延迟模型，但是作为振动模型并不限定于此，只要是可以预先预测起重臂11的振动的模型即可。

所述实施方式1中，虽然根据关节角度θ1、θ2判定起重臂11的作业姿势，并基于此决定了频率ω及衰减率ξ，但是也可以根据油压缸14的油压(负载)判定此种作业姿势，基于该油压来决定频率ω及衰减率ξ。

另外，也可以采取通过使频率ω及衰减率ξ与作业姿势和负载无关而设定为一定值、不完全地进行作业机的振动抑制，而形成不需要关节角度传感器和压力传感器的构成，从而能够一方面减小成本的上升，一方面与以往相比将振动抑制性能提高到一定程度的方法。

所述实施方式1的致动器19虽然包括油压缸14、用于对其进行油压驱动的主阀17，但是作为本发明的致动器，也可以是使用电动马达或油压马达而使起重臂11动作的构成。

所述实施方式1中，虽然作为控制装置使用阀控制器20a，在该阀控制器20a上设有将控制杆操作信号Fa转换为速度目标值V1的速度目标值运算机构25、将速度目标值V1修正为其他的速度目标值V2的振动抑制机构29，但是也可以如图15所示，通过设置修正电路机构201，将控制杆操作信号F直接修正而输出指令信号G，省略生成速度指令值V1的运算机构25。此时，振动抑制机构29和指令信号输出机构23以将输入作为F、输出作为G的形式，作为修正电路机构201的功能的一部分而被置换。即，此种修正电路机构201根据液压挖掘机1的车辆主体及/或作业机10的振动特性，按照抑制液压挖掘机1的振动的产生的方式修正控制杆操作信号F而输出指令信号G。

如图15所示的构成的情况下，可以对控制杆操作信号F基于其变化率来进行修正。例如，在图16A～图16C中，表示了控制杆操作信号F为梯形波形的情况。该情况下的修正也就是将控制杆操作信号F的变化率增加的情况作为触发器(T1、T4)，将控制杆操作信号F向变得更大的方向修正，形成指令信号G中的曲线Q1、Q5，将控制杆操作信号F的变化率减少的情况作为触发器(T2、T3)，将控制杆操作信号F向变得更小的方向修正，形成指令信号G中的曲线Q2、Q4。

但是，将此种变化率的增建作为触发器的修正，如所述实施方式所示，也可以是将速度目标值V1修正为速度目标值V2的情况。

另外，相反地，在对控制杆操作信号F直接进行修正的情况下，也可以如所述实施方式那样，将作业机控制杆2向远离中立位置的方向移动的情况作为触发器(T1)，将控制杆操作信号F像指令信号G中的曲线Q1那样，修正为变得更大，另外，将作业机控制杆2从在远离中立位置的方向移动的状态下被停止的情况作为触发器(T2)，将控制杆操作信号F像指令信号G中的曲线Q2那样，修正为变得更小。

此外，在为了使正在下降的起重臂11停止，使作业机控制杆2回到中立位置的情况下，也可以将作业机控制杆2向靠近中立位置移动的情况作为触发器(T3)，将控制杆操作信号F像指令信号G中的曲线Q4那样，修正为变得更小，将作业机控制杆2从向靠近中立位置的方向移动的状态中被停止的情况(回到了中立位置的情况)作为触发器(T4)，将控制杆操作信号F像指令信号G中的曲线Q5那样，修正为变得更大。

用于实施本发明的最佳的构成、方法等虽然公开在以上的记载中，但是本发明并不限定于此。即，本发明主要是对特定的实施方式特别图示并且说明，但是本领域普通技术人员可以在不脱离本发明的技术思想及目的的范围内，对以上所述的实施方式，在形状、数量及其他的详细的构成中，添加各种各样的变形。

所以，对上述公开的形状、数量等进行了限定的记载是为了容易理解本发明而示例性地记述的，不是限定本发明的内容，因此脱离了这些形状、数量等的限定的一部分或全部的限定的构件的名称的记载也包含于本发明中。

Claims (12)

1.一种建设机械的作业机的控制装置，其特征是，具备：

操作信号输入机构，其包括基于由对作业机进行操作的操作机构输入的操作信号来生成所述作业机的动作目标值的目标值运算机构；

修正所生成的动作目标值的目标值修正机构；和

指令信号输出机构，其基于被修正了的目标值向使所述作业机动作的致动器输出指令信号，

所述目标值修正机构具备：振动抑制机构，其根据因所述作业机的姿势及/或负载而变化的振动特性将所述动作目标值修正为其他目标值，以抑制所述建设机械的振动的发生。

2.一种建设机械的作业机的控制装置，其特征是，具备：

操作信号输入机构，其包括基于由对作业机进行操作的操作机构输入的操作信号来生成所述作业机的动作目标值的目标值运算机构；

修正所生成的动作目标值的目标值修正机构；和

指令信号输出机构，其基于被修正了的目标值向使所述作业机动作的致动器输出指令信号，

所述目标值修正机构具备：振动抑制机构，其根据因所述建设机械的姿势及/或负载而变化的振动特性将所述动作目标值修正为其他目标值，以抑制该建设机械的振动的发生。

3.根据权利要求1或2所述的建设机械的作业机的控制装置，其特征是，所述目标值修正机构，当检测出所述动作目标值的变化率增加时，将该动作目标值修正为更大的目标值，当检测出所述动作目标值的变化率减少时，将该动作目标值修正为更小的目标值。

4.根据权利要求1或2所述的建设机械的作业机的控制装置，其特征是，所述目标值修正机构具备根据与所述建设机械或所述作业机的姿势及负载对应的频率及衰减率，决定所述建设机械或者所述作业机的振动特性的振动特性决定机构，所述振动抑制机构根据所述频率及所述衰减率修正所述动作目标值。

5.根据权利要求1或2所述的建设机械的作业机的控制装置，其特征是，所述操作机构是通过从中立位置倾倒而改变操作信号的作业机控制杆，

所述目标值修正机构，将所述作业机控制杆从向靠近该作业机控制杆的中立位置的方向移动的状态中被停止的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更大的方向修正，将所述作业机控制杆被向靠近该作业机控制杆的中立位置的方向移动的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更小的方向修正。

6.根据权利要求1或2所述的建设机械的作业机的控制装置，其特征是，所述操作机构是通过从中立位置倾倒而改变操作信号的作业机控制杆，

所述目标值修正机构，将所述作业机控制杆被向远离该作业机控制杆的中立位置的方向移动的情况、或从向靠近所述作业机控制杆的中立位置的方向移动的状态中被停止的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更大的方向修正，将所述作业机控制杆从向远离该作业机控制杆的中立位置的方向移动的状态中被停止的情况、或向靠近所述作业机控制杆的中立位置的方向移动的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更小的方向修正。

7.一种对建设机械的作业机进行控制的建设机械的作业机的控制方法，其特征是，所述作业机的控制装置执行以下步骤：

基于由对作业机进行操作的操作机构输入的操作信号而生成所述作业机的动作目标值的目标值生成步骤；

基于由该目标值生成步骤所生成的动作目标值，取得根据所述作业机的姿势及/或负载变化的振动特性的振动特性取得步骤；

基于所取得的振动特性，按照抑制所述建设机械的振动的产生的方式，将所述动作目标值修正为其他的目标值的目标值修正步骤。

8.根据权利要求7所述的建设机械的作业机的控制方法，其特征是，所述目标值修正步骤，当检测出所述动作目标值的变化率增加时，将该动作目标值修正为更大的目标值，当检测出所述动作目标值的变化率减小时，将该动作目标值修正为更小的目标值。

9.根据权利要求7所述的建设机械的作业机的控制方法，其特征是，所述操作机构，是通过从中立位置倾倒而改变操作信号的作业机控制杆，

所述目标值修正机构，将所述作业机控制杆从向靠近该作业机控制杆的中立位置的方向移动的状态中被停止的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更大的方向修正，将所述作业机控制杆向靠近该作业机控制杆的中立位置的方向移动的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更小的方向修正。

10.根据权利要求7所述的建设机械的作业机的控制方法，其特征是，所述操作机构是通过从中立位置倾倒而改变操作信号的作业机控制杆，

所述目标值修正步骤，将所述作业机控制杆被向远离该作业机控制杆的中立位置的方向移动的情况、或从向靠近所述作业机控制杆的中立位置的方向移动的状态中被停止的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更大的方向修正，将所述作业机控制杆从向远离该作业机控制杆的中立位置的方向移动的状态中被停止的情况、或向靠近所述作业机控制杆的中立位置的方向移动的情况作为触发器，将所述动作目标值向变得更小的方向修正。

11.根据权利要求7～10中任一项所述的建设机械的作业机的控制方法，其特征是，所述振动特性取得步骤，从对应于所述建设机械或所述作业机的姿势及负载的频率及衰减率决定所述建设机械或所述作业机的振动特性。

12.一种计算机可执行的程序，其特征是，由具备作业机及控制该作业机的控制装置的建设机械的所述控制装置执行权利要求7～10中任一项所述的建设机械的作业机的控制方法。

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