DE102019220501A1 - Method for controlling a hydraulic cylinder of a work machine - Google Patents

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Nils Steker
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine mit folgenden Schritten vorgeschlagen:- Empfangen eines Sollwerts eines Bewegungsparameters (11) des hydraulischen Zylinders mittels einer Steuereinheit (1);- Ermitteln eines Sollwerts eines Ventilparameters (29) einer dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem empfangenen Sollwert des Bewegungsparameters (11) unter Verwendung eines datenbasierten Modells (10), insbesondere eines künstlichen neuronalen Netzes (10), und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters (29) mittels der Steuereinheit (1); und- Steuern der dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters (29) mittels der Steuereinheit (1), um den hydraulischen Zylinder der, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine zu steuern.A method is proposed for controlling a hydraulic cylinder of a, in particular mobile, working machine with the following steps: receiving a setpoint value of a movement parameter (11) of the hydraulic cylinder by means of a control unit (1); Hydraulic cylinder assigned valve unit depending on the received target value of the movement parameter (11) using a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), and taking into account a predetermined and / or predeterminable tolerance range for the target value of the valve parameter (29 ) by means of the control unit (1); and- controlling the valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the determined setpoint value of the valve parameter (29) by means of the control unit (1) in order to control the hydraulic cylinder of the, in particular mobile, work machine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer Arbeitsmaschine und ein Verfahren zum Steuern eines Anbaugeräts einer Arbeitsmaschine nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch eine Steuereinheit zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer Arbeitsmaschine und eine Steuereinheit zum Steuern eines Anbaugeräts einer Arbeitsmaschine sowie eine Arbeitsmaschine und ein Computerprogramm.The invention relates to a method for controlling a hydraulic cylinder of a work machine and a method for controlling an attachment of a work machine according to the preamble of the independent claims. The present invention also relates to a control unit for controlling a hydraulic cylinder of a work machine and a control unit for controlling an attachment of a work machine, as well as a work machine and a computer program.

Automatisierte- oder teilautomatisierte Arbeitsprozesse finden in modernen Arbeitsmaschinen immer mehr Einsatz. Aktuell ist dabei der Inhalt der Funktionalität oft das Folgen einer gewünschten Trajektorie für den Tool Center Point (TCP) oder bei Assistenzfunktionen die Unterstützung des Fahrers beim Folgen einer gewünschten Trajektorie.Automated or partially automated work processes are being used more and more in modern machines. Currently, the content of the functionality is often following a desired trajectory for the Tool Center Point (TCP) or, in the case of assistance functions, supporting the driver in following a desired trajectory.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine.The present invention relates to a method for controlling a hydraulic cylinder of an, in particular mobile, work machine.

Das Verfahren umfasst einen Schritt des Empfangens eines Sollwerts eines Bewegungsparameters des hydraulischen Zylinders mittels einer Steuereinheit. Das Verfahren umfasst weiter einen Schritt des Ermittelns eines Sollwerts eines Ventilparameters einer dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem empfangenen Sollwert des Bewegungsparameters mittels der Steuereinheit. Hierbei wird der Sollwert des Ventilparameters unter Verwendung eines datenbasierten Modells, insbesondere eines künstlichen neuronalen Netzes, und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters ermittelt. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Steuerns der dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters mittels der Steuereinheit, um den hydraulischen Zylinder der mobilen Arbeitsmaschine zu steuern.The method comprises a step of receiving a setpoint value of a movement parameter of the hydraulic cylinder by means of a control unit. The method further comprises a step of determining a setpoint value of a valve parameter of a valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the received setpoint value of the movement parameter by means of the control unit. Here, the setpoint value of the valve parameter is determined using a data-based model, in particular an artificial neural network, and taking into account a predefined and / or predeterminable tolerance range for the setpoint value of the valve parameter. The method further comprises a step of controlling the valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the determined setpoint value of the valve parameter by means of the control unit in order to control the hydraulic cylinder of the mobile work machine.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiter eine Steuereinheit zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die Schritte des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Steuern des hydraulischen Zylinders auszuführen bzw. zu steuern.The present invention also relates to a control unit for controlling a hydraulic cylinder of a, in particular mobile, work machine, the control unit being set up to execute or control the steps of the above-described method for controlling the hydraulic cylinder.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Steuern eines Anbaugeräts einer, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine. Hierbei ist das Anbaugerät mittels eines hydraulischen Zylinders relativ zu der Arbeitsmaschine bewegbar.The present invention also relates to a method for controlling an attachment of an, in particular mobile, work machine. Here, the attachment can be moved relative to the work machine by means of a hydraulic cylinder.

Das Verfahren umfasst einen Schritt des Empfangens einer Sollposition des Anbaugeräts mittels einer Steuereinheit. Das Verfahren umfasst weiter einen Schritt des Ermittelns eines Sollwerts eines Bewegungsparameters des hydraulischen Zylinders in Abhängigkeit von der empfangenen Sollposition des Anbaugeräts mittels der Steuereinheit. Das Verfahren umfasst außerdem einen Schritt des Ermittelns eines Sollwerts eines Ventilparameters eines dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventils in Abhängigkeit von dem empfangenen Sollwert des Bewegungsparameters mittels der Steuereinheit. Hierbei wird der Sollwert des Ventilparameters unter Verwendung eines datenbasierten Modells, insbesondere eines künstlichen neuronalen Netzes, und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters ermittelt. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Steuerns der dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters mittels der Steuereinheit, um mittels Steuern des hydraulischen Zylinders das Anbaugerät der mobilen Arbeitsmaschine zu steuern.The method comprises a step of receiving a target position of the attachment by means of a control unit. The method further comprises a step of determining a setpoint value of a movement parameter of the hydraulic cylinder as a function of the received setpoint position of the attachment by means of the control unit. The method also includes a step of determining a setpoint value of a valve parameter of a valve assigned to the hydraulic cylinder as a function of the received setpoint value of the movement parameter by means of the control unit. Here, the setpoint value of the valve parameter is determined using a data-based model, in particular an artificial neural network, and taking into account a predefined and / or predeterminable tolerance range for the setpoint value of the valve parameter. The method further comprises a step of controlling the valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the determined setpoint value of the valve parameter by means of the control unit in order to control the attachment of the mobile work machine by controlling the hydraulic cylinder.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus eine Steuereinheit zum Steuern eines Anbaugeräts einer, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die Schritte des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Steuern des Anbaugeräts auszuführen bzw. zu steuern.The present invention also relates to a control unit for controlling an attachment of an, in particular mobile, work machine, the control unit being set up to execute or control the steps of the method described above for controlling the attachment.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine, insbesondere mobile, Arbeitsmaschine mit einem Anbaugerät, mindestens einem hydraulischen Zylinder zur Bewegung des Anbaugeräts und einer vorstehend beschriebenen Steuereinheit zum Steuern des Anbaugeräts.The present invention also relates to an, in particular mobile, work machine with an attachment, at least one hydraulic cylinder for moving the attachment and a control unit described above for controlling the attachment.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren ein Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, eines oder beide der vorstehend beschriebenen Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Zylinders und/oder zum Steuern des Anbaugeräts auszuführen und/oder zu steuern.The present invention also relates to a computer program which is set up to execute and / or control one or both of the above-described methods for controlling a hydraulic cylinder and / or for controlling the attachment.

Die Arbeitsmaschine kann eine stationäre oder bevorzugt eine mobile Arbeitsmaschine sein. Die Arbeitsmaschine kann eine Arbeitsmaschine für bauwirtschaftliche, landwirtschaftliche, forstwirtschaftliche oder logistische Zwecke sein. Die mobile Arbeitsmaschine kann bspw. ein Bagger, ein Radlader, ein Flurförderzeug oder eine Hubarbeitsbühne sein. Die stationäre Arbeitsmaschine kann bspw. ein hydraulisch angetriebener Industrieroboter sein.The work machine can be a stationary or preferably a mobile work machine. The work machine can be a work machine for construction, agricultural, forestry or logistical purposes. The mobile work machine can, for example, be an excavator, a wheel loader, an industrial truck or an aerial work platform be. The stationary work machine can, for example, be a hydraulically driven industrial robot.

Das Anbaugerät der Arbeitsmaschine kann ein Anbaugerät zum Bearbeiten und/oder Behandeln einer landwirtschaftlichen und/oder forstwirtschaftlichen und/oder bauwirtschaftlichen Fläche sein und/oder zum Transportieren einer Last sein. Das Anbaugerät kann bspw. ein Löffel, eine Schaufel oder ein Arbeitskorb sein. Das Anbaugerät kann an einem Arbeitsarm, einem Hubrahmen oder einem Hubgerüst der Arbeitsmaschine angeordnet sein.The attachment of the work machine can be an attachment for processing and / or treating an agricultural and / or forestry and / or construction area and / or for transporting a load. The attachment can be, for example, a spoon, a shovel or a work basket. The attachment can be arranged on a working arm, a lifting frame or a lifting frame of the working machine.

Der hydraulische Zylinder bzw. der Hydraulikzylinder ist ausgebildet, eine Relativbewegung zwischen Anbaugerät und Arbeitsmaschine zu erzeugen. Hierzu umfasst der hydraulische Zylinder ein Gehäuse und einen Kolben. Der Kolben ist mittels Druckbeaufschlagung eines hydraulischen Fluids, bevorzugt einer Hydraulikflüssigkeit, relativ zu dem Gehäuse bewegbar, insbesondere in das Gehäuse ein- und ausführbar.The hydraulic cylinder or the hydraulic cylinder is designed to generate a relative movement between the attachment and the work machine. For this purpose, the hydraulic cylinder comprises a housing and a piston. The piston can be moved relative to the housing by means of the application of pressure to a hydraulic fluid, preferably a hydraulic fluid, in particular it can be inserted and removed from the housing.

Die dem hydraulischen Zylinder zugeordnete Ventileinheit ist ausgebildet, die Hydraulikflüssigkeit definiert mit Druck zu beaufschlagen. Die dem hydraulischen Zylinder zugeordnete Ventileinheit ist also ausgebildet, eine Relativbewegung zwischen Kolben und Gehäuse des Hydraulikzylinders zu erzeugen.The valve unit assigned to the hydraulic cylinder is designed to apply pressure to the hydraulic fluid in a defined manner. The valve unit assigned to the hydraulic cylinder is thus designed to generate a relative movement between the piston and the housing of the hydraulic cylinder.

Die Ventileinheit kann ein oder mehrere Ventile umfassen. Das Ventil kann als Magnetventil oder pneumatisch betätigbares Ventil bzw. Pneumatikventil ausgebildet sein. Die Ventileinheit kann ein, insbesondere elektromagnetisches Pilotventil und bevorzugt ein dem Pilotventil zugeordnetes, insbesondere pneumatisch betätigbares, Hauptventil umfassen.The valve unit can comprise one or more valves. The valve can be designed as a solenoid valve or a pneumatically operated valve or pneumatic valve. The valve unit can comprise a pilot valve, in particular an electromagnetic pilot valve, and preferably a main valve that is assigned to the pilot valve, in particular pneumatically actuatable.

Mittels Steuern der Ventileinheit kann eine Relativbewegung zwischen Kolben und Gehäuse des Hydraulikzylinders gesteuert werden. Diese Relativbewegung kann basierend auf einer Anordnung des hydraulischen Zylinders an der Arbeitsmaschine eine Relativbewegung zwischen dem Anbaugerät und der Arbeitsmaschine, insbesondere zwischen dem Anbaugerät und einem Arbeitsarm und/oder einem Hubrahmen der Arbeitsmaschine, erzeugen.By controlling the valve unit, a relative movement between the piston and the housing of the hydraulic cylinder can be controlled. Based on an arrangement of the hydraulic cylinder on the work machine, this relative movement can generate a relative movement between the attachment and the work machine, in particular between the attachment and a work arm and / or a lifting frame of the work machine.

Unter Steuern kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Steuern im Sinne eines Erzeugens einer Ausgangsgröße basierend auf einer Eingangsgröße verstanden werden. Unter Steuern kann weiter und bevorzugt ein, ein Regeln umfassendes Steuern im Sinne eines fortlaufenden Ermittelns eines Istwerts einer zu regelnden Größe und eines fortlaufenden Vergleichens des Istwerts mit einem Sollwert der zu regelnden Größe verstanden werden.In the context of the present invention, controlling can be understood to mean controlling in the sense of generating an output variable based on an input variable. Controlling can further and preferably be understood to mean a control that includes regulation in the sense of continuously determining an actual value of a variable to be regulated and continuously comparing the actual value with a setpoint value of the variable to be regulated.

Eine Sollposition des Anbaugeräts kann eine räumliche Relativposition des Anbaugeräts relativ zu der das Anbaugerät umfassenden Arbeitsmaschine oder eine räumliche Position in einem externen Referenzkoordinatensystem, bspw. einem globalen Satellitennavigationssystem oder einem Referenzkoordinatensystem einer positionserfassenden Sensoreinheit sein. Die Sollposition des Anbaugeräts ist bevorzugt eine räumliche Position des Tool Center Points (TCP) des Anbaugeräts. Die Sollposition des Anbaugeräts kann bspw. für einen mittels der Arbeitsmaschine auszuführenden Arbeitsschritt eines Arbeitsprozesses vorgegeben werden.A target position of the attachment can be a spatial relative position of the attachment relative to the working machine comprising the attachment or a spatial position in an external reference coordinate system, for example a global satellite navigation system or a reference coordinate system of a position-detecting sensor unit. The target position of the attachment is preferably a spatial position of the tool center point (TCP) of the attachment. The target position of the attachment can be specified, for example, for a work step of a work process to be carried out by means of the work machine.

Das Ermitteln des Sollwerts des Bewegungsparameters in Abhängigkeit von der Sollposition des Anbaugeräts kann mittels einer softwarebasierten Trajektorienplanung für das Anbaugerät bzw. für die Arbeitsmaschine erfolgen. Das Ermitteln des Sollwerts des Bewegungsparameters kann unter Berücksichtigung zumindest eines Teils einer Kinematik der Arbeitsmaschine erfolgen.The determination of the setpoint value of the movement parameter as a function of the setpoint position of the attachment can take place by means of software-based trajectory planning for the attachment or for the work machine. The setpoint value of the movement parameter can be determined taking into account at least part of a kinematics of the work machine.

Der Bewegungsparameter des hydraulischen Zylinders ist ein Parameter einer Bewegung des hydraulischen Zylinders. Die Bewegung des hydraulischen Zylinders ist bevorzugt eine Relativbewegung zwischen Kolben und Gehäuse des hydraulischen Zylinders. Die Bewegung des hydraulischen Zylinders kann eine gleichförmige oder, bevorzugt gleichmäßig, beschleunigte Bewegung sein.The movement parameter of the hydraulic cylinder is a parameter of movement of the hydraulic cylinder. The movement of the hydraulic cylinder is preferably a relative movement between the piston and the housing of the hydraulic cylinder. The movement of the hydraulic cylinder can be a uniform or, preferably uniform, accelerated movement.

Der Bewegungsparameter des hydraulischen Zylinders kann eine Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung sein. Bevorzugt ist der Bewegungsparameter eine Relativgeschwindigkeit oder Relativbeschleunigung zwischen Kolben und Gehäuse des hydraulischen Zylinders.The movement parameter of the hydraulic cylinder can be a speed or an acceleration. The movement parameter is preferably a relative speed or relative acceleration between the piston and the housing of the hydraulic cylinder.

Der Sollwert des Bewegungsparameters ist ein Wert oder ein zeitlicher Verlauf des Wertes des Bewegungsparameters, gemäß dem eine Bewegung des hydraulischen Zylinders erfolgen soll.The setpoint value of the movement parameter is a value or a time profile of the value of the movement parameter according to which a movement of the hydraulic cylinder is to take place.

Der Ventilparameter der Ventileinheit kann ein Parameter einer oder mehrerer Ventile der Ventileinheit sein. Der Ventilparameter kann eine Ventilbestromung bzw. eine Stromstärke eines Magnetventils sein. Der Ventilparameter kann auch ein Druck sein, mittels dessen ein pneumatisch betätigbares Ventil betätigt wird. Der Ventilparameter kann ferner eine Öffnungsfläche einer Ventilblende eines Ventils der Ventileinheit sein.The valve parameter of the valve unit can be a parameter of one or more valves of the valve unit. The valve parameter can be a valve energization or a current strength of a solenoid valve. The valve parameter can also be a pressure by means of which a pneumatically actuatable valve is actuated. The valve parameter can also be an opening area of a valve aperture of a valve of the valve unit.

Unter einem datenbasierten Modell kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein mathematisches Modell bzw. ein mathematischer Algorithmus verstanden werden, das bzw. der ausgebildet ist, bei Vorgabe eines Wertes des Bewegungsparameters als Eingangsgröße einen Wert des Ventilparameters als Ausgangsgröße zu ermitteln. Das heißt, mit anderen Worten, das datenbasierte Modell ordnet einem Wert des Bewegungsparameters einen Wert des Ventilparameters zu bzw. korreliert bzw. verknüpft Werte von Bewegungsparameter und Ventilparameter miteinander. Der ermittelte Wert des Ventilparameters hängt insbesondere von einem Wert ein oder mehrerer weiterer Parameter des Hydraulikzylinders und/oder von mit dem Hydraulikzylinder in Wechselwirkung stehenden Einheiten ab.In the context of the present invention, a data-based model can be understood to mean a mathematical model or a mathematical algorithm which is designed to set a value of the movement parameter as the input variable To determine valve parameters as an output variable. In other words, the data-based model assigns a value of the valve parameter to a value of the movement parameter or correlates or links values of movement parameters and valve parameters with one another. The determined value of the valve parameter depends in particular on a value of one or more further parameters of the hydraulic cylinder and / or on units interacting with the hydraulic cylinder.

Das datenbasierte Modell basiert auf Lerndatensätzen bzw. Trainingsdatensätzen. Diese Trainingsdatensätze umfassen Wertekombinationen, bspw. Wertetupel, des Bewegungsparameters und des Ventilparameters sowie bevorzugt der ein oder mehreren weiteren Parameter. Die Trainingsdatensätze können bei einem Betrieb des Hydraulikzylinders, bspw. bei einem Betrieb einer den Hydraulikzylinder umfassenden Arbeitsmaschine, ermittelt werden. Die Trainingsdatensätze entsprechen hierbei Wertekombinationen, die bei einem Betrieb des Hydraulikzylinders auftreten bzw. vorliegen.The data-based model is based on learning data sets or training data sets. These training data sets include combinations of values, for example tuples of values, of the movement parameter and the valve parameter, and preferably the one or more further parameters. The training data sets can be determined during operation of the hydraulic cylinder, for example during operation of a work machine that includes the hydraulic cylinder. The training data sets correspond to combinations of values that occur or are present during operation of the hydraulic cylinder.

Das datenbasierte Modell ist eingerichtet, basierend auf den Trainingsdatensätzen, bspw. mittels eines Regressionsverfahrens, einen Wert des Ventilparameters für jeden beliebigen technisch mittels des Hydraulikzylinders realisierbaren Wert des Bewegungsparameters auszugeben. Das heißt, mit anderen Worten, das datenbasierte Modell ist eingerichtet, Verknüpfungen bzw. Korrelationen für auch von den Trainingsdatensätzen nicht umfasste Wertekombinationen zu ermitteln bzw. maschinell zu lernen. Bevorzugt wird dem datenbasierten Modell hierbei kein physikalisch-technisches Modell des hydraulischen Zylinders vorgegeben. Das heißt, mit anderen Worten, das datenbasierte Modell ist ein Modell, dass unter Verwendung eines Verfahrens zum maschinellen Lernen erzeugt wird.The data-based model is set up, based on the training data sets, for example by means of a regression method, to output a value of the valve parameter for any value of the movement parameter that can be technically realized by means of the hydraulic cylinder. In other words, the data-based model is set up to determine links or correlations for combinations of values not included in the training data sets or to learn them by machine. In this case, the data-based model is preferably not given a physical-technical model of the hydraulic cylinder. That is, in other words, the data-based model is a model that is generated using a machine learning method.

Eine Güte bzw. Qualität des datenbasierten Modells ist abhängig von einer Abweichung zwischen dem vorgegebenen Sollwert des Bewegungsparameters und dem Istwert des Bewegungsparameters bei Steuerung der dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit unter Verwendung des von dem datenbasierten Modell ermittelten Sollwert des Ventilparameters. Für einen Arbeitsbereich des hydraulischen Zylinders, für den die Trainingsdatensätze repräsentativ sind, d.h. eine hinreichende Anzahl von relevanten Wertekombinationen umfassen, ist eine geringe Abweichung zwischen dem Istwert und dem vorgegebenen Sollwert des Bewegungsparameters zu erwarten. A quality of the data-based model is dependent on a discrepancy between the specified target value of the movement parameter and the actual value of the movement parameter when the valve unit assigned to the hydraulic cylinder is controlled using the target value of the valve parameter determined by the data-based model. For a working range of the hydraulic cylinder for which the training data sets are representative, i.e. include a sufficient number of relevant value combinations, a slight deviation between the actual value and the specified target value of the movement parameter is to be expected.

Für einen Arbeitsbereich des hydraulischen Zylinders, für den die Trainingsdatensätze nicht repräsentativ sind, d.h. eine nicht hinreichende Anzahl von relevanten Wertekombinationen umfassend, kann eine signifikante Abweichung zwischen dem Istwert und dem vorgegebenen Sollwert des Bewegungsparameters auftreten.For a working range of the hydraulic cylinder for which the training data sets are not representative, i.e. not including a sufficient number of relevant value combinations, a significant deviation between the actual value and the specified target value of the movement parameter can occur.

Das datenbasierte Modell ist bevorzugt als künstliches neuronales Netz ausgebildet.The data-based model is preferably designed as an artificial neural network.

Der Toleranzbereich des Ventilparameters repräsentiert einen zum Steuern der Ventileinheit tolerierten bzw. zugelassenen Wertebereich des Ventilparameters. Vorteilhafterweise ist der Toleranzbereich für den Sollwert des Ventilparameters ein Teilbereich eines technisch realisierbaren bzw. möglichen Wertebereichs des Ventilparameters. Bspw. kann der technisch mögliche Wertebereich des Ventilparameters ein Stromstärkenbereich umfassend Stromstärken größer oder gleich einem ersten Minimalwert der Stromstärke und kleiner oder gleich einem ersten Maximalwert der Stromstärke zur Ventilbestromung sein. Hierbei kann der Toleranzbereich ein Stromstärkenbereich umfassend Stromstärken größer oder gleich einem zweiten Minimalwert der Stromstärke und kleiner oder gleich einem zweiten Maximalwert der Stromstärke zur Ventilbestromung sein, wobei der zweite Minimalwert größer oder gleich dem ersten Minimalwert und der zweite Maximalwert kleiner oder gleich dem ersten Maximalwert und eine Gleichheit beider Maximalwerte und beider Minimalwerte ausgeschlossen ist. Durch diese Ausgestaltung kann der Sollwert des Ventilparameters auf eine Untermenge des technisch möglichen Wertebereichs eingeschränkt werden, um einen sicheren Betriebszustand des Hydraulikzylinders, insbesondere der Arbeitsmaschine, zu gewährleisten.The tolerance range of the valve parameter represents a range of values of the valve parameter that is tolerated or permitted for controlling the valve unit. The tolerance range for the setpoint value of the valve parameter is advantageously a sub-range of a technically feasible or possible range of values of the valve parameter. For example, the technically possible value range of the valve parameter can be a current strength range comprising current strengths greater than or equal to a first minimum value of the current strength and less than or equal to a first maximum value of the current strength for energizing the valve. Here, the tolerance range can be a current strength range comprising current strengths greater than or equal to a second minimum value of the current strength and less than or equal to a second maximum value of the current strength for the valve energization, the second minimum value greater than or equal to the first minimum value and the second maximum value less than or equal to the first maximum value and equality of both maximum values and both minimum values is excluded. With this configuration, the setpoint value of the valve parameter can be restricted to a subset of the technically possible value range in order to ensure a safe operating state of the hydraulic cylinder, in particular of the working machine.

Die Verfahren und die entsprechenden Steuereinheiten erhöhen die Sicherheit und Zuverlässigkeit beim automatisierten Steuern eines hydraulischen Zylinders bzw. eines mittels des Hydraulikzylinders bewegbaren Anbaugeräts. Die Verwendung des datenbasierten Modells ermöglicht die Anwendung der Verfahren auch für Arbeitsmaschinen mit komplexem hydraulischen Verhalten, das nur aufwändig hinreichend detailliert physikalisch-technisch zu modellieren ist. Hierbei wird durch die Berücksichtigung des Toleranzbereichs beim Ermitteln des Sollwerts des Ventilparameters gewährleistet, dass der Hydraulikzylinder bzw. das Anbaugerät stets, und damit auch in seltenen Betriebszuständen, in einem sicheren Wertebereich betrieben werden. Dadurch kann eine Erhöhung der Sicherheit von datenbasierten Regelstrategien für teil- oder vollautomatisierte Arbeitsmaschinen erreicht werden.The methods and the corresponding control units increase the safety and reliability in the automated control of a hydraulic cylinder or an attachment that can be moved by means of the hydraulic cylinder. The use of the data-based model enables the application of the method also for work machines with complex hydraulic behavior, which can only be modeled in sufficient physical and technical detail with great effort. By taking into account the tolerance range when determining the setpoint value of the valve parameter, it is ensured that the hydraulic cylinder or the attachment is always operated in a safe range of values, and thus also in rare operating states. This can increase the security of data-based control strategies for partially or fully automated work machines.

Von Vorteil ist es, wenn das Ermitteln des Sollwerts des Ventilparameters ein Ermitteln eines vorläufigen Sollwerts des Ventilparameters umfasst, wobei der Sollwert des Ventilparameters in Abhängigkeit von dem vorläufigen Sollwert derart ermittelt wird, dass der ermittelte Sollwert innerhalb des vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters liegt. Bevorzugt werden in einem ersten Schritt der vorläufige Sollwert des Ventilparameters und anschließend in einem zweiten Schritt der Sollwert des Ventilparameters ermittelt.It is advantageous if the determination of the desired value of the valve parameter includes determining a preliminary desired value of the valve parameter, the desired value of the valve parameter being determined as a function of the preliminary desired value in such a way that the determined desired value is within the predetermined and / or predeterminable tolerance range for the setpoint value of the valve parameter. The preliminary setpoint value of the valve parameter is preferably determined in a first step and the setpoint value of the valve parameter is then determined in a second step.

Der vorläufige Sollwert des Ventilparameters kann ein Wert des Ventilparameters sein, der innerhalb oder außerhalb des Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters liegt. Bevorzugt entspricht der Sollwert des Ventilparameters dem vorläufigen Sollwert des Ventilparameters, wenn der vorläufige Sollwert des Ventilparameters innerhalb des Toleranzbereichs liegt.The preliminary setpoint value of the valve parameter can be a value of the valve parameter that lies within or outside the tolerance range for the setpoint value of the valve parameter. The setpoint value of the valve parameter preferably corresponds to the provisional setpoint value of the valve parameter when the provisional setpoint value of the valve parameter is within the tolerance range.

Wenn der vorläufige Sollwert des Ventilparameters außerhalb des Toleranzbereichs liegt, wird beim Ermitteln des Sollwerts der vorläufige Sollwert des Ventilparameters geändert bzw. angepasst bzw. korrigiert. Denkbar ist, dass der ermittelte Sollwert demjenigen Wert des Toleranzbereichs des Ventilparameters entspricht, der bezüglich des empfangenen bzw. vorgegebenen Sollwerts des Bewegungsparameters den geringsten Abstand zu dem vorläufigen Sollwert aufweist.If the provisional setpoint of the valve parameter is outside the tolerance range, the provisional setpoint of the valve parameter is changed or adapted or corrected when the setpoint is determined. It is conceivable that the determined setpoint corresponds to that value of the tolerance range of the valve parameter which, with respect to the received or predefined setpoint of the movement parameter, has the smallest distance from the provisional setpoint.

Durch diese Ausgestaltung werden vorläufige Sollwerte außerhalb des Toleranzbereichs nicht zum Steuern der Ventileinheit verwendet, wodurch kritische Betriebszustände verhindert werden können.As a result of this configuration, preliminary setpoint values outside the tolerance range are not used to control the valve unit, which means that critical operating states can be prevented.

Von Vorteil ist es auch, wenn der Toleranzbereich einen zugelassenen Wertebereich für den Ventilparameter repräsentiert, wobei der zugelassene Wertebereich, insbesondere eine Größe des zugelassenen Wertebereichs, von einem Wert des Bewegungsparameters abhängt. Die Größe bzw. Breite des zugelassenen Wertebereichs kann für alle Werte des Bewegungsparameters identisch oder bevorzugt verschieden groß sein. Die Größe des Wertebereichs des Ventilparameters kann eine Breite des Wertebereichs sein. Denkbar ist, dass die Größe des Wertebereichs eine Differenz zwischen einem maximalen Wert des Wertebereichs und einem minimalen Wert des Wertebereichs repräsentiert.It is also advantageous if the tolerance range represents a permitted range of values for the valve parameter, the permitted range of values, in particular a size of the permitted range of values, depending on a value of the movement parameter. The size or width of the permitted range of values can be identical or preferably different in size for all values of the movement parameter. The size of the value range of the valve parameter can be a width of the value range. It is conceivable that the size of the value range represents a difference between a maximum value of the value range and a minimum value of the value range.

Von Vorteil ist es hierbei, wenn der zugelassene Wertebereich, insbesondere die Größe des zugelassenen Wertebereichs, ferner von einem Istwert eines weiteren Parameters des hydraulischen Zylinders und/oder der Arbeitsmaschine abhängt. Der weitere Parameter kann einer zeitlichen Ableitung des Bewegungsparameters entsprechen. Der weitere Parameter kann ein Druck sein, bspw. ein Druck eines Hydraulikfluids des Hydraulikzylinders sein. Denkbar ist auch, dass der weitere Parameter eine Temperatur eines Hydraulikfluids des hydraulischen Zylinders ist. Denkbar ist weiter, dass der weitere Parameter eine Drehzahl eines Motors der Arbeitsmaschine ist.It is advantageous here if the permitted range of values, in particular the size of the permitted range of values, furthermore depends on an actual value of a further parameter of the hydraulic cylinder and / or the working machine. The further parameter can correspond to a time derivative of the movement parameter. The further parameter can be a pressure, for example a pressure of a hydraulic fluid of the hydraulic cylinder. It is also conceivable that the further parameter is a temperature of a hydraulic fluid of the hydraulic cylinder. It is also conceivable that the further parameter is a speed of a motor of the work machine.

Denkbar ist, dass der Istwert des weiteren Parameters eine Anzahl von Trainingsdatensätzen für einen definierten Wert von Bewegungsparameter und/oder einen definierten Wert von Ventilparameter und/oder zumindest einen weiteren definierten Wert eines weiteren von dem datenbasierten Modell berücksichtigten Parameters angibt. Bspw. kann eine Größe des Toleranzbereichs für einen Wert des Bewegungsparameters mit einer großen Anzahl von Trainingsdatensätzen größer sein als für einen Wert des Bewegungsparameters mit einer geringeren Anzahl von Trainingsdatensätzen.It is conceivable that the actual value of the further parameter specifies a number of training data sets for a defined value of movement parameters and / or a defined value of valve parameters and / or at least one further defined value of a further parameter taken into account by the data-based model. For example, a size of the tolerance range for a value of the movement parameter with a large number of training data records can be greater than for a value of the movement parameter with a smaller number of training data records.

Durch diese Ausgestaltung kann der Toleranzbereich abhängig von Güte bzw. Qualität des datenbasierten Modells für verschiedene Bewegungsparameter angepasst werden, wodurch die Effizienz des Steuerns des hydraulischen Zylinders bzw. des Anbaugeräts bei Gewährleistung der Sicherheit des Betriebs erhöht wird.With this embodiment, the tolerance range can be adapted depending on the quality or quality of the data-based model for various movement parameters, whereby the efficiency of controlling the hydraulic cylinder or the attachment is increased while ensuring the safety of the operation.

Von Vorteil ist es des Weiteren, wenn das Verfahren einen Schritt des Ermittelns des Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters umfasst, wobei der Toleranzbereich Werte des Ventilparameters umfasst, die beim Betreiben des hydraulischen Zylinders mit einer Häufigkeit oberhalb eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Schwellenwertes ermittelt wurden. Hierzu können während eines Betreibens des hydraulischen Zylinders Werte des Ventilparameters und des Bewegungsparameters und eine Häufigkeit eines Auftretens dieser Werte ermittelt werden. Der Schwellenwert kann absolut oder relativ zu einem Durchschnittswert oder einem Maximalwert der Häufigkeit des Auftretens der Werte des Ventilparameters ermittelt werden. Bevorzugt nimmt der Schwellenwert mit zunehmender Größe des Werts des Bewegungsparameters zu. Dadurch wird die Breite des Toleranzbereichs bei höherer Werten des Bewegungsparameters aus Sicherheitsgründen kleiner.It is also advantageous if the method includes a step of determining the tolerance range for the target value of the valve parameter, the tolerance range comprising values of the valve parameter that were determined when the hydraulic cylinder was operated with a frequency above a predetermined and / or predeterminable threshold value . For this purpose, values of the valve parameter and the movement parameter and a frequency of occurrence of these values can be determined during operation of the hydraulic cylinder. The threshold value can be determined absolutely or relative to an average value or a maximum value of the frequency of occurrence of the values of the valve parameter. The threshold value preferably increases as the value of the movement parameter increases. As a result, the width of the tolerance range becomes smaller for higher values of the movement parameter for safety reasons.

Beim Betreiben des hydraulischen Zylinders tritt für jeden Wert des Ventilparameters zumindest ein entsprechender Wert des Bewegungsparameters mit erhöhter Wahrscheinlichkeit auf. Für jeden Wert des Ventilparameters kann ein Wert eines jeweiligen Bewegungsparameters mit der größten Häufigkeit eines Auftretens des Wertes beim Betreiben des hydraulischen Zylinders einen idealen Wert bzw. dominanten Wert des Bewegungsparameters repräsentieren. Der ideale Wert bzw. dominante Wert des Bewegungsparameters kann einem Wert des Bewegungsparameters in einem stationären Zustand bzw. in einem Zustand des Hydraulikzylinders entsprechen, in welchem keine zeitliche Änderung des Werts des Bewegungsparameters erfolgt. In einem transienten Zustand des Hydraulikzylinders, in welchem eine zeitliche Änderung des Werts des Bewegungsparameters erfolgen kann, können auch von dem idealen Wert des Bewegungsparameters abweichende Werte des Bewegungsparameters mit entsprechend reduzierter Häufigkeit des Auftretens auftreten.When the hydraulic cylinder is operated, at least one corresponding value of the movement parameter occurs with an increased probability for each value of the valve parameter. For each value of the valve parameter, a value of a respective movement parameter with the greatest frequency of occurrence of the value when operating the hydraulic cylinder can represent an ideal value or dominant value of the movement parameter. The ideal value or dominant value of the movement parameter can correspond to a value of the movement parameter in a stationary state or in a state of the hydraulic cylinder in which there is no change in the value of the movement parameter over time. In a transient state of the hydraulic cylinder, in which the value of the movement parameter can change over time, the ideal value can also be used of the movement parameter deviating values of the movement parameter occur with a correspondingly reduced frequency of occurrence.

Durch diese Ausgestaltung kann vor Ausführung des Verfahrens der Toleranzbereich auf besonders einfache Art und Weise ermittelt werden. Weiter wird ein Steuern des hydraulischen Zylinders und der Arbeitsmaschine dadurch auch robust gegenüber Sensorausfällen, weil der Toleranzbereich basierend auf vor Ausführung des Verfahrens ermittelten Werten bzw. offline ermittelt wird und von zur Laufzeit des Verfahrens erfassten Messsignalen unabhängig ist.With this configuration, the tolerance range can be determined in a particularly simple manner before the method is carried out. Furthermore, a control of the hydraulic cylinder and the work machine is also robust against sensor failures because the tolerance range is determined based on values determined before the execution of the method or offline and is independent of the measurement signals recorded during the runtime of the method.

Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn der Sollwert des Ventilparameters ferner in Abhängigkeit von, insbesondere einem Wert von, zumindest einem weiteren Parameter des hydraulischen Zylinders und/oder der Arbeitsmaschine ermittelt wird. Der weitere Parameter ist bevorzugt ein von dem Bewegungsparameter verschiedener Parameter. Der weitere Parameter kann auch einer zeitlichen Ableitung des Bewegungsparameters entsprechen. Der weitere Parameter kann ein Druck sein, bspw. ein Druck eines Hydraulikfluids des Hydraulikzylinders sein. Der weitere Parameter ist bevorzugt eine Druckdifferenz zwischen einem Druck an einer Kolbenseite des hydraulischen Zylinders und einem Druck an einer Stangenseite des hydraulischen Zylinders. Alternativ oder zusätzlich ist der weitere Parameter eine Differenz zwischen einem LS-Druck (Load-Sensing-Druck) eines dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Load-Sensing-Systems und einem von einer Pumpeneinheit zur Druckbeaufschlagung des Hydraulikfluids bereitgestellten Druck.It is also advantageous if the setpoint value of the valve parameter is also determined as a function of, in particular a value of, at least one further parameter of the hydraulic cylinder and / or the working machine. The further parameter is preferably a parameter different from the movement parameter. The further parameter can also correspond to a time derivative of the movement parameter. The further parameter can be a pressure, for example a pressure of a hydraulic fluid of the hydraulic cylinder. The further parameter is preferably a pressure difference between a pressure on a piston side of the hydraulic cylinder and a pressure on a rod side of the hydraulic cylinder. Alternatively or additionally, the further parameter is a difference between an LS pressure (load sensing pressure) of a load sensing system assigned to the hydraulic cylinder and a pressure provided by a pump unit for pressurizing the hydraulic fluid.

Denkbar ist auch, dass der weitere Parameter eine Temperatur eines Hydraulikfluids des hydraulischen Zylinders ist. Denkbar ist weiter, dass der weitere Parameter eine Drehzahl eines Motors der Arbeitsmaschine ist.It is also conceivable that the further parameter is a temperature of a hydraulic fluid of the hydraulic cylinder. It is also conceivable that the further parameter is a speed of a motor of the work machine.

Der oder die weiteren Parameter sind bevorzugt von den Wertekombinationen der Trainingsdatensätze, auf welchen das datenbasierte Modell basiert, umfasst. Das heißt, mit anderen Worten, das datenbasierte Modell ordnet bevorzugt einer Kombination von einem Wert des Bewegungsparameters und einem Wert des weiteren Parameters einen Wert des Ventilparameters zu. Durch diese Ausgestaltung kann der Sollwert des Ventilparameters auch in einem transienten Arbeitsbereich, in welchen keine zeitliche Änderung des Wertes des Bewegungsparameters auftritt, mit verbesserter Genauigkeit ermittelt werden.The further parameter or parameters are preferably included in the value combinations of the training data sets on which the data-based model is based. In other words, the data-based model preferably assigns a value of the valve parameter to a combination of a value of the movement parameter and a value of the further parameter. As a result of this refinement, the setpoint value of the valve parameter can also be determined with improved accuracy in a transient working range in which there is no change in the value of the movement parameter over time.

Von Vorteil ist es ferner, wenn der Schritt des Ermittelns des Sollwerts des Ventilparameters das Ermitteln einer Sollstellung eines Bedienelements, insbesondere eines Joysticks, der Arbeitsmaschine umfasst, wobei der Sollwert des Ventilparameters unter Verwendung der ermittelten Sollstellung des Bedienelements ermittelt wird. Hierbei wird die Sollstellung des Bedienelements in Abhängigkeit von dem empfangenen Sollwert des Bewegungsparameters unter Verwendung eines datenbasierten Modells, insbesondere eines künstlichen neuronalen Netzes, und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters ermittelt.It is also advantageous if the step of determining the desired value of the valve parameter includes determining a desired position of an operating element, in particular a joystick, of the working machine, the desired value of the valve parameter being determined using the determined desired position of the operating element. The target position of the control element is determined as a function of the received target value of the movement parameter using a data-based model, in particular an artificial neural network, and taking into account a predetermined and / or predetermined tolerance range for the target value of the valve parameter.

Das Bedienelement dient als Mittel zum Steuern der Bewegung des hydraulischen Zylinders. Die Sollstellung des Bedienelements der Arbeitsmaschine kann eine Sollposition oder ein Sollzustand des Bedienelements sein. Abhängig von der Stellung bzw. der Position bzw. des Zustands des Bedienelements wird die dem hydraulischen Zylinder zugeordnete Ventileinheit gesteuert, um den hydraulischen Zylinder zu bewegen. Hierzu ist jeder Stellung des Bedienelements jeweils ein Steuersignal zum Steuern der Ventileinheit bzw. ein Zustand der Ventileinheit zugeordnet.The operating element serves as a means for controlling the movement of the hydraulic cylinder. The target position of the operating element of the machine can be a target position or a target state of the operating element. Depending on the position or the position or the state of the operating element, the valve unit assigned to the hydraulic cylinder is controlled in order to move the hydraulic cylinder. For this purpose, a control signal for controlling the valve unit or a state of the valve unit is assigned to each position of the operating element.

Durch diese Ausgestaltung kann dem Sollwert des Bewegungsparameters zunächst eine Sollstellung des Bedienelements zugeordnet werden, sodass das Steuern der Ventileinheit abhängig von der Stellung des Bedienelements basierend auf bereits an einer Arbeitsmaschine vorhandener Software und Hardware erfolgen kann.With this configuration, the target value of the movement parameter can initially be assigned a target position of the operating element, so that the valve unit can be controlled depending on the position of the operating element based on software and hardware already present on a work machine.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory, and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is also advantageous is used, especially when the program product or program is executed on a computer or device.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Steuereinheit zum Steuern eines hydraulischen Zylinders; und
  • 2 eine schematische Darstellung einer datenbasierten Regelung eines Anbaugeräts einer Arbeitsmaschine;
  • 3 eine Darstellung der Häufigkeit einer Position eines Bedienelements eines Baggers abhängig von der Sollgeschwindigkeit eines Hydraulikzylinders des Baggers; und
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer mobilen Arbeitsmaschine.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of a control unit for controlling a hydraulic cylinder; and
  • 2 a schematic representation of a data-based control of an attachment of a work machine;
  • 3 a representation of the frequency of a position of an operating element of an excavator depending on the target speed of a hydraulic cylinder of the excavator; and
  • 4th a flowchart of a method for controlling a hydraulic cylinder of a mobile work machine.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuereinheit 1 zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer Arbeitsmaschine, bspw. eines Baggers. 1 shows a schematic representation of a control unit 1 for controlling a hydraulic cylinder of a work machine, e.g. an excavator.

Die Steuereinheit 1 umfasst ein als künstliches neuronales Netz 10 ausgebildetes datenbasiertes Modell 10, eine Speichereinheit 20, eine Begrenzungseinheit 26 und eine Ermittlungseinheit 30. Die Steuereinheit 1 ist eingerichtet, ansprechend auf einen Sollwert eines als Relativgeschwindigkeit 11 des hydraulischen Zylinders ausgebildeten Bewegungsparameters 11 eine Sollstellung 27 bzw. einen Sollwert einer Stellung 27 eines Bedienelements zum Steuern eines Anbaugeräts des Baggers zu ermitteln. Die Steuereinheit 1 ist weiter eingerichtet, basierend auf der Sollstellung 27 des Bedienelements einen Sollwert eines Ventilparameters 29 einer dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit zu ermitteln, um mittels Steuern der dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters 29 den hydraulischen Zylinder zu steuern.The control unit 1 includes an artificial neural network 10 trained data-based model 10 , a storage unit 20th , a limiting unit 26th and a determination unit 30th . The control unit 1 is set up in response to a target value as a relative speed 11 of the hydraulic cylinder formed movement parameter 11 a debit position 27 or a setpoint of a position 27 to determine an operating element for controlling an attachment of the excavator. The control unit 1 is further set up based on the debit position 27 of the control element a setpoint of a valve parameter 29 a valve unit assigned to the hydraulic cylinder in order to be determined by controlling the valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the determined setpoint value of the valve parameter 29 control the hydraulic cylinder.

Das künstliche neuronale Netz 10 ist eingerichtet, den Sollwert der Relativgeschwindigkeit 11 des hydraulischen Zylinders zu empfangen. Weiter ist das künstliche neuronale Netz 10 eingerichtet, Istwerte von Druckdifferenzen 13, 15 zu empfangen. Die Druckdifferenz 13 ist bevorzugt eine Druckdifferenz zwischen einem Druck an einer Kolbenseite des hydraulischen Zylinders und einem Druck an einer Stangenseite des hydraulischen Zylinders. Die Druckdifferenz 15 ist eine Differenz zwischen einem LS-Druck (Load-Sensing-Druck) eines dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Load-Sensing-Systems und einem von einer Pumpeneinheit zur Druckbeaufschlagung des Hydraulikfluids bereitgestellten Druck.The artificial neural network 10 is set up, the setpoint of the relative speed 11 of the hydraulic cylinder. Next is the artificial neural network 10 set up, actual values of pressure differences 13th , 15th to recieve. The pressure difference 13th is preferably a pressure difference between a pressure on a piston side of the hydraulic cylinder and a pressure on a rod side of the hydraulic cylinder. The pressure difference 15th is a difference between an LS pressure (load sensing pressure) of a load sensing system assigned to the hydraulic cylinder and a pressure provided by a pump unit for pressurizing the hydraulic fluid.

Das künstliche neuronale Netz 10 ist darüber hinaus eingerichtet, basierend auf den empfangenen Werten 11, 13, 15 einen vorläufigen Wert der Sollstellung 21 des Bedienelements zu ermitteln. Zusätzlich ist das künstliche neuronale Netz 10 eingerichtet, einen oder mehrere Werte eines Faktors 23 auszugeben, der ein Maß für eine Güte des künstlichen neuronalen Netzes 10 in einem durch die Werte 11, 13, 15 spezifizierten Arbeitsbereich des hydraulischen Zylinders angibt. In Arbeitsbereichen mit vielen Trainingsdatensätzen kann der Faktor einen größeren Wert annehmen, weil die Güte des datenbasierten Modells höher ist, als in Arbeitsbereichen mit weniger Trainingsdatensätzen, weil die Güte des datenbasierten Modells geringer ist.The artificial neural network 10 is also set up based on the values received 11 , 13th , 15th a provisional value of the debit position 21 of the control element. In addition, there is the artificial neural network 10 set up one or more values of a factor 23 output which is a measure of the quality of the artificial neural network 10 in one through the values 11 , 13th , 15th specified working range of the hydraulic cylinder. In work areas with many training data sets, the factor can assume a greater value because the quality of the data-based model is higher than in work areas with fewer training data sets because the quality of the data-based model is lower.

Die Speichereinheit 20 umfasst zumindest eine Kennlinie von Relativgeschwindigkeit 11 und einer idealen bzw. dominanten Stellung 25 des Bedienelements, siehe 3. Die Speichereinheit 20 ist eingerichtet, ansprechend auf den Sollwert der Relativgeschwindigkeit 11 des hydraulischen Zylinders einen Wert einer idealen bzw. dominanten Stellung 25 des Bedienelements auszugeben.The storage unit 20th comprises at least one characteristic curve of relative speed 11 and an ideal or dominant position 25th of the control element, see 3 . The storage unit 20th is set up in response to the setpoint of the relative speed 11 of the hydraulic cylinder a value of an ideal or dominant position 25th of the control element.

Die Begrenzungseinheit 26 ist eingerichtet, ansprechend auf den vorläufigen Wert der Sollstellung 21 des Bedienelements, der idealen Stellung 25 des Bedienelements und den Faktor 23 einen Sollwert der Stellung 27 des Bedienelements auszugeben. Hierzu ist die Begrenzungseinheit 26 eingerichtet, basierend auf dem Wert der idealen Stellung 25 des Bedienelements und dem Faktor 23 eine Breite eines Toleranzbereichs für den Sollwert der Stellung 27 des Bedienelements zu ermitteln. Der Toleranzbereich erstreckt sich von einem um den Faktor 23 verringerten Wert der idealen Stellung 25 bis zu einem um den Faktor 23 vergrößerten Wert der idealen Stellung 25.The limiting unit 26th is established in response to the preliminary value of the debit position 21 the control element, the ideal position 25th of the control element and the factor 23 a setpoint of the position 27 of the control element. The limiting unit is for this purpose 26th established based on the value of the ideal position 25th the control element and the factor 23 a width of a tolerance range for the nominal value of the position 27 of the control element. The tolerance range extends from a factor of 23 decreased value of the ideal position 25th up to one by the factor 23 increased value of the ideal position 25th .

Die Begrenzungseinheit 26 ist außerdem eingerichtet, den Toleranzbereich beim Ermitteln des Sollwerts der Stellung 27 des Bedienelements zu berücksichtigen. Hierzu ist die Begrenzungseinheit 26 eingerichtet, zu ermitteln, ob der vorläufige Sollwert der Stellung 25 des Bedienelements innerhalb oder außerhalb des ermittelten Toleranzbereichs liegt. Wenn der vorläufige Sollwert der Stellung 25 des Bedienelements innerhalb des Toleranzbereichs liegt, entspricht der Wert der Sollstellung 27 dem vorläufigen Wert der Sollstellung 25. Wenn der vorläufige Sollwert der Stellung 25 des Bedienelements außerhalb des Toleranzbereichs liegt, entspricht der Sollwert der Stellung 27 des Bedienelements demjenigen Wert des Toleranzbereichs, der den geringsten Abstand zu dem vorläufigen Sollwert der Stellung 25 des hydraulischen Zylinders aufweist.The limiting unit 26th is also set up, the tolerance range when determining the setpoint of the position 27 of the control element must be taken into account. The limiting unit is for this purpose 26th set up to determine whether the preliminary setpoint of the position 25th of the control element lies within or outside the determined tolerance range. If the preliminary setpoint of the position 25th of the control element is within the tolerance range, the value corresponds to the target position 27 the provisional value of the debit position 25th . If the preliminary setpoint of the position 25th of the control element is outside the tolerance range, the setpoint corresponds to the position 27 of the control element that value of the tolerance range, which is the smallest distance to the provisional setpoint of the position 25th of the hydraulic cylinder.

Die Ermittlungseinheit 30 ist eingerichtet, ansprechend auf den ermittelten Sollwert der Stellung 27 des Bedienelements einen Sollwert eines Ventilparameters 29 der dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit zu ermitteln und die Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters 29 zu steuern, um den hydraulischen Zylinder der mobilen Arbeitsmaschine zu steuern.The investigative unit 30th is set up in response to the determined setpoint of the position 27 of the control element a setpoint of a valve parameter 29 to determine the valve unit assigned to the hydraulic cylinder and the valve unit as a function of the determined setpoint value of the valve parameter 29 to control to control the hydraulic cylinder of the mobile work machine.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer datenbasierten Regelung eines Anbaugeräts einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers, mittels einer Regeleinheit 2. Die Regelung umfasst eine modellbasierte Geschwindigkeitsregelung eines hydraulischen Zylinders einer mobilen Arbeitsmaschine analog zu 1. Der hydraulische Zylinder ist ausgebildet, eine Bewegung des an einem Arbeitsarm der Arbeitsmaschine angeordneten Anbaugeräts zu erzeugen, bei welcher Gelenkwinkel zwischen Gelenken des Arbeitsarms der Arbeitsmaschine verändert werden. 2 shows a schematic representation of a data-based control of an attachment of a work machine, in particular an excavator, by means of a control unit 2 . The regulation includes a model-based speed regulation of a hydraulic cylinder of a mobile work machine analogous to 1 . The hydraulic cylinder is designed to generate a movement of the attachment which is arranged on a working arm of the working machine, with which joint angles between joints of the working arm of the working machine are changed.

Die Regeleinheit 2 umfasst einen Lageregler 32 („pose controller“), eine Inverse Kinematik 34 („inverse kinematics“), einen Geschwindigkeitsregler 36 („velocity controller“), eine Regelstrecke 38, eine Vorwärtskinematik 40 („direct kinematics“), einen oder mehrere Sensoren 42 („sensors“) und modellbasierte Filter 44 („modell based filter“).The control unit 2 includes a position controller 32 ("Pose controller"), an inverse kinematics 34 ("Inverse kinematics"), a speed controller 36 ("Velocity controller"), a controlled system 38 , a forward kinematics 40 ("Direct kinematics"), one or more sensors 42 ("Sensors") and model-based filters 44 ("Model based filter").

Der Lageregler 32 ist eingerichtet, ansprechend auf eine Differenz von einer Ermittlungseinheit 30 zur Trajektorienerzeugung („trajectory generator“) erzeugten Sollkoordinaten eines Tool Center Points (TCP) 31 des Anbaugeräts der Arbeitsmaschine und empfangenen Istkoordinaten des TCP 41 eine Sollgeschwindigkeit des TCP 33 zu ermitteln.The position controller 32 is set up in response to a difference from a determination unit 30th target coordinates of a tool center point (TCP) generated to generate trajectories ("trajectory generator") 31 of the attachment of the work machine and received actual coordinates of the TCP 41 a target speed of the TCP 33 to determine.

Die Inverse Kinematik 34 ist eingerichtet, ansprechend auf die ermittelte Sollgeschwindigkeit des TCP 33 Sollwerte für Geschwindigkeiten 35 von Gelenkwinkeln oder einen Sollwert für eine Geschwindigkeit 35 eines hydraulischen Zylinders der Arbeitsmaschine zu ermitteln.The inverse kinematics 34 is set up in response to the determined target speed of the TCP 33 Setpoints for speeds 35 of joint angles or a setpoint for a speed 35 to determine a hydraulic cylinder of the working machine.

Der Geschwindigkeitsregler 36 ist eingerichtet, ansprechend auf die ermittelten Sollwerte für die Geschwindigkeiten 35 der Gelenkwinkel oder auf den ermittelten Sollwert für die Geschwindigkeit 35 des hydraullischen Zylinders einen Sollwert einer Stellgröße 37 zu ermitteln.The speed controller 36 is set up in response to the determined target values for the speeds 35 the joint angle or the determined setpoint for the speed 35 of the hydraulic cylinder a setpoint of a manipulated variable 37 to determine.

Hierzu umfasst der Geschwindigkeitsregler 36 ein Inverses Verhalten 36a der Regelstrecke 38 („inverse manipulator behaviour“) und ein Feedback-Steuergerät 36b („Feedback Controller“).To do this, the cruise control includes 36 an inverse behavior 36a the controlled system 38 ("Inverse manipulator behavior") and a feedback control unit 36b ("Feedback Controller").

Das Inverse Verhalten 36a der Regelstrecke 38 ist als datenbasiertes Modell 10', in diesem Ausführungsbeispiel als künstliches neuronales Netz 10' ausgebildet und eingerichtet, ansprechend auf die ermittelten Sollwerte für die Geschwindigkeiten 35 und empfangene Druckdifferenzen 51 die Stellgröße 37 auszugeben. Die Druckdifferenzen 51 repräsentieren eine Druckdifferenz zwischen einem Druck an einer Kolbenseite des hydraulischen Zylinders und einem Druck an einer Stangenseite des hydraulischen Zylinders sowie eine Differenz zwischen einem LS-Druck (Load-Sensing-Druck) eines dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Load-Sensing-Systems und einem von einer Pumpeneinheit zur Druckbeaufschlagung des Hydraulikfluids bereitgestellten Druck.The inverse behavior 36a the controlled system 38 is as a data-based model 10 ' , in this embodiment as an artificial neural network 10 ' designed and set up in response to the determined setpoint values for the speeds 35 and received pressure differentials 51 the manipulated variable 37 to spend. The pressure differences 51 represent a pressure difference between a pressure on a piston side of the hydraulic cylinder and a pressure on a rod side of the hydraulic cylinder and a difference between an LS pressure (load sensing pressure) of a load sensing system assigned to the hydraulic cylinder and one of one Pump unit for pressurizing the hydraulic fluid provided pressure.

Das Feedback-Steuergerät 36b ist eingerichtet, ansprechend auf die ermittelten Sollwerte für die Geschwindigkeiten 35 und von Istwerten der Geschwindigkeiten 45 der Gelenkwinkel oder eines Istwerts der Geschwindigkeit 45 des hydraulischen Zylinders die Stellgröße 37 basierend auf einer Differenz bzw. Abweichung zwischen Sollwerten 35 und Istwerten 45 anzupassen.The feedback control unit 36b is set up in response to the determined target values for the speeds 35 and actual values of the speeds 45 the joint angle or an actual value of the speed 45 the manipulated variable of the hydraulic cylinder 37 based on a difference or deviation between target values 35 and actual values 45 adapt.

Die Regelstrecke 38 spricht auf den ermittelten Sollwert der Stellgröße 37 an, woraus sich Istwerte der Winkel 39 der Gelenke oder ein Istwert einer Position bzw. Stellposition 39 des hydraulischen Zylinders ergeben.The controlled system 38 speaks to the determined setpoint of the manipulated variable 37 from which the actual values of the angle are derived 39 the joints or an actual value of a position or setting position 39 of the hydraulic cylinder.

Die Regelstrecke 38 umfasst eine Ventildynamik 38a („valve dynamics“), eine Ventilgeometrie 38b („valve geometry“), eine Ventilquerschnittsfläche 38c („valve cross section“) und einen hydraulischen Zylinder 38d („hydraulic cylinder“). Die Regelstrecke 38 repräsentiert den am Bagger angeordneten hydraulischen Zylinder, welcher zur Steuerung des Anbaugeräts ausgebildet ist.The controlled system 38 includes valve dynamics 38a ("Valve dynamics"), a valve geometry 38b ("Valve geometry"), a valve cross-sectional area 38c ("Valve cross section") and a hydraulic cylinder 38d ("Hydraulic cylinder"). The controlled system 38 represents the hydraulic cylinder arranged on the excavator, which is designed to control the attachment.

Aufgrund der Ventildynamik 38a eines dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventils wird das Ventil in eine der Stellgröße 37 entsprechende Ventilschieberposition 55 des Ventils gesteuert.Due to the valve dynamics 38a a valve assigned to the hydraulic cylinder converts the valve into one of the manipulated variables 37 corresponding valve slide position 55 controlled by the valve.

Aufgrund einer Ventilgeometrie 38b des Ventils resultiert das Ventil in der Ventilschieberposition 55 einen Messblendenquerschnitts 57 des Ventils.Due to a valve geometry 38b of the valve results in the valve in the valve spool position 55 a measuring orifice cross-section 57 of the valve.

Aufgrund einer Ventilquerschnittsfläche 38c des Ventils und den Druckdifferenzen 51 resultiert dieser Messblendenquerschnitt 57 in einem Ist-Volumenstrom 59 einer Hydraulikflüssigkeit an dem Ventil.Due to a valve cross-sectional area 38c of the valve and the pressure differences 51 the result is this measuring orifice cross-section 57 in an actual volume flow 59 a hydraulic fluid on the valve.

Der hydraulische Zylinder 38d ist ausgebildet, ansprechend auf den ermittelten Ist-Volumenstrom 59 der Hydraulikflüssigkeit und auf den hydraulischen Zylinder 38d wirkenden Lastkräfte 53 Istwerte 39 der Gelenkwinkel oder einen Istwert der Stellung des hydraulischen Zylinders einzustellen.The hydraulic cylinder 38d is designed in response to the determined actual volume flow 59 the hydraulic fluid and on the hydraulic cylinder 38d acting load forces 53 Actual values 39 to set the joint angle or an actual value of the position of the hydraulic cylinder.

Durch die Vorwärtskinematik 40 ergeben sich aus den Istwerten der Gelenkwinkel 39 oder dem Istwert der Geschwindigkeit 39 des hydraulischen Zylinders Istkoordinaten des TCP 41.Through the forward kinematics 40 result from the actual values of the joint angles 39 or the actual value of the speed 39 of the hydraulic cylinder Actual coordinates of the TCP 41 .

Die ein oder mehrere Sensoren 42 sind ausgebildet, diese Istkoordinaten des TCP 41 zu erfassen. Weiter sind die Sensoren ausgebildet, die erfassten Istkoordinaten in elektronisch verarbeitbare Signale 43 zu konvertieren.The one or more sensors 42 are designed, these actual coordinates of the TCP 41 capture. The sensors are also designed to convert the recorded actual coordinates into electronically processable signals 43 to convert.

Die modellbasierten Filter 44 sind eingerichtet, die elektronisch verarbeitbaren Signale 43 der Sensoren 42 zu analysieren, um Istkoordinaten des TCP 41, Istwerte der Gelenkwinkel 39 oder ein Istwert des Position 39 des hydraulischen Zylinders, und Istwerte der Geschwindigkeiten 45 der Gelenkwinkel oder ein Istwert der Geschwindigkeit 45 des hydraulischen Zylinders zu ermitteln. Die modellbasierten Filter 44 sind weiter eingerichtet, die ermittelten Istkoordinaten des TCP 41 dem Lageregler 38, die ermittelten Istwerte der Gelenkwinkel 39 der Inversen Kinematik 34 und die ermittelten Istwerte der Geschwindigkeiten der Gelenkwinkel 45 dem Geschwindigkeitsregler 36 bereitzustellen.The model-based filters 44 are set up, the electronically processable signals 43 of the sensors 42 to analyze the actual coordinates of the TCP 41 , Actual values of the joint angles 39 or an actual value of the position 39 of the hydraulic cylinder, and actual values of the speeds 45 the joint angle or an actual value of the speed 45 of the hydraulic cylinder. The model-based filters 44 are also set up, the determined actual coordinates of the TCP 41 the position controller 38 , the determined actual values of the joint angles 39 the inverse kinematics 34 and the determined actual values of the speeds of the joint angles 45 the cruise control 36 provide.

Für die vorstehend beschriebene Regelung wird das künstliche neuronale Netz 10' vor Ausführung der Regelung trainiert.The artificial neural network is used for the regulation described above 10 ' trained before executing the scheme.

Das künstliche neuronale Netz 10' ist eingerichtet, ansprechend auf die Stellgröße 37, die Druckdifferenzen 51 und, eine Differenz 61 zwischen den Istwerten der Gelenkwinkel 39 und den vom künstlichen neuronalen Netz 10' ermittelten Gelenkwinkeln 63 oder eine Differenz 61 zwischen dem Istwert der Position 39 des hydraulischen Zylinders und dem Istwert der von dem künstlichen neuronalen Netz 10' ermittelten Position 63 des hydraulischen Zylinders maschinell zu lernen. Das künstliche neuronale Netz 10' ist also eingerichtet, derart maschinell zu lernen, dass die Differenz 61 möglichst gering, bevorzugt null ist.The artificial neural network 10 ' is set up in response to the manipulated variable 37 , the pressure differences 51 and, a difference 61 between the actual values of the joint angle 39 and that of the artificial neural network 10 ' determined joint angles 63 or a difference 61 between the actual value of the position 39 of the hydraulic cylinder and the actual value of the artificial neural network 10 ' determined position 63 machine learning of the hydraulic cylinder. The artificial neural network 10 ' is therefore set up to learn by machine in such a way that the difference 61 is as low as possible, preferably zero.

3 zeigt eine Darstellung der Häufigkeit einer Position eines Bedienelements eines Baggers abhängig von der Sollgeschwindigkeit eines Hydraulikzylinders des Baggers. Die Darstellung beruht auf beim Betrieb des Baggers erfassten Messdaten. 3 shows a representation of the frequency of a position of an operating element of an excavator depending on the target speed of a hydraulic cylinder of the excavator. The representation is based on measurement data recorded during operation of the excavator.

Auf der Abszisse in 3 ist eine Stellung bzw. Stellposition x eines als Joystick ausgebildeten Bedienelements aufgetragen. Auf der Ordinate in 3 ist eine Relativgeschwindigkeit v des hydraulischen Zylinders aufgetragen.On the abscissa in 3 a position or setting position x of an operating element designed as a joystick is plotted. On the ordinate in 3 a relative speed v of the hydraulic cylinder is plotted.

In Graustufen ist eine relative Häufigkeit aufgetragen, mit welcher entsprechende Wertekombinationen von Stellposition x und Relativgeschwindigkeit v bei dem Betrieb des Baggers auftreten. Die Häufigkeit des Auftretens der Wertekombination nimmt in 3 von schwarz zu weiß bzw. von dunkel zu hell zu. Das heißt, eine Wertekombination ist umso häufiger, je heller der der Wertekombination entsprechende Punkt in 3 dargestellt ist.A relative frequency is plotted in gray levels, with which corresponding combinations of values of set position x and relative speed v occur when the excavator is in operation. The frequency of occurrence of the combination of values increases in 3 from black to white or from dark to light to. This means that a combination of values is more frequent, the lighter the point corresponding to the combination of values in 3 is shown.

3 macht deutlich, dass für jeden Stellposition des Joysticks eine dominante Geschwindigkeit mit einer deutlich erhöhten Auftrittswahrscheinlichkeit auftritt, entsprechend den sehr hellen Punkten. Diese Geschwindigkeit kann auch als eine ideale Geschwindigkeit angenommen werden. Um die dominanten Geschwindigkeiten ist ein Bereich bzw. ein Band parallel zur Geschwindigkeitsachse zu erkennen, der bzw. das als eine Form von Streuung interpretiert werden kann. Diese Streuung bzw. dieser Bereich existieren bei einem idealen Bagger nicht. Bei einer idealen Arbeitsmaschine ist jeder Joystickposition eindeutig eine Geschwindigkeit zuzuordnen, während Effekte von Lastkräften mittels der Steuerung entsprechender Pumpen der Arbeitsmaschine optimal kompensiert werden. 3 makes it clear that for each position of the joystick there is a dominant speed with a significantly increased probability of occurrence, corresponding to the very bright points. This speed can also be assumed to be an ideal speed. An area or band parallel to the speed axis can be seen around the dominant speeds, which can be interpreted as a form of scatter. This spread or this area does not exist in an ideal excavator. In the case of an ideal work machine, each joystick position can be clearly assigned a speed, while the effects of load forces are optimally compensated for by means of the control of corresponding pumps of the work machine.

In diesem Sinne ist die Breite des Bereiches bzw. des Bandes ein Maß für eine Abweichung des hydraulischen Systems des Baggers von einer idealen Hydraulik. Bevorzugt ist die dominante Geschwindigkeit auch die Geschwindigkeit, die der hydraulischen Zylinder im stationären Zustand erreicht, während in dem transienten Bereich, bspw. während Druckaufbau/Beschleunigungsvorgang, auch andere Geschwindigkeiten auftreten.In this sense, the width of the area or the band is a measure of a deviation of the hydraulic system of the excavator from an ideal hydraulic system. The dominant speed is preferably also the speed that the hydraulic cylinder reaches in the steady state, while other speeds also occur in the transient area, for example during the pressure build-up / acceleration process.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer mobilen Arbeitsmaschine. Das Verfahren ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 versehen. 4th shows a flow chart of a method for controlling a hydraulic cylinder of a mobile work machine. The procedure is in its entirety with the reference number 100 Mistake.

In Schritt 110 wird ein Sollwert eines Bewegungsparameters des hydraulischen Zylinders mittels einer Steuereinheit der mobilen Arbeitsmaschine empfangen.In step 110 a setpoint value of a movement parameter of the hydraulic cylinder is received by means of a control unit of the mobile work machine.

In Schritt 120 wird ein Sollwert eines Ventilparameters einer dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem empfangenen Sollwert des Bewegungsparameters ermittelt. Hierbei wird der Sollwert des Ventilparameters unter Verwendung eines datenbasierten Modells, insbesondere eines künstlichen neuronalen Netzes, und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters mittels der Steuereinheit ermittelt.In step 120 a setpoint of a valve parameter of a valve unit assigned to the hydraulic cylinder is determined as a function of the received setpoint of the movement parameter. Here, the setpoint value of the valve parameter is determined using a data-based model, in particular an artificial neural network, and taking into account a predefined and / or predefinable tolerance range for the setpoint value of the valve parameter by means of the control unit.

In Schritt 130 wird die dem hydraulischen Zylinder zugeordnete Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters mittels der Steuereinheit gesteuert, um den hydraulischen Zylinder der mobilen Arbeitsmaschine zu steuern.In step 130 the valve unit assigned to the hydraulic cylinder is controlled as a function of the determined setpoint value of the valve parameter by means of the control unit in order to control the hydraulic cylinder of the mobile work machine.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises an “and / or” link between a first feature and a second feature, this is to be read in such a way that the exemplary embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only the has the first feature or only the second feature.

Claims (14)

Verfahren (100) zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine, umfassend die folgenden Schritte: - Empfangen (110) eines Sollwerts eines Bewegungsparameters (11) des hydraulischen Zylinders mittels einer Steuereinheit (1); - Ermitteln (120) eines Sollwerts eines Ventilparameters (29) einer dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem empfangenen Sollwert des Bewegungsparameters (11) unter Verwendung eines datenbasierten Modells (10), insbesondere eines künstlichen neuronalen Netzes (10), und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters (29) mittels der Steuereinheit (1); und - Steuern (130) der dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters mittels der Steuereinheit (1), um den hydraulischen Zylinder der, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine zu steuern.Method (100) for controlling a hydraulic cylinder of an, in particular mobile, work machine, comprising the following steps: - Receiving (110) a setpoint value of a movement parameter (11) of the hydraulic cylinder by means of a control unit (1); - Determination (120) of a target value of a valve parameter (29) of a valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the received target value of the movement parameter (11) using a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), and taking into account a predetermined and / or predeterminable tolerance range for the setpoint value of the valve parameter (29) by means of the control unit (1); and - Controlling (130) the valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the determined setpoint value of the valve parameter by means of the control unit (1) in order to control the hydraulic cylinder of the, in particular mobile, work machine. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln (120) des Sollwerts des Ventilparameters (29) ein Ermitteln eines vorläufigen Sollwerts des Ventilparameters umfasst, wobei der Sollwert des Ventilparameters (29) in Abhängigkeit von dem vorläufigen Sollwert derart ermittelt wird, dass der ermittelte Sollwert (27) innerhalb des vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters (29) liegt.Method (100) according to Claim 1 , characterized in that determining (120) the setpoint value of the valve parameter (29) comprises determining a preliminary setpoint value of the valve parameter, the setpoint value of the valve parameter (29) being determined as a function of the preliminary setpoint value in such a way that the setpoint value (27 ) lies within the specified and / or specifiable tolerance range for the setpoint value of the valve parameter (29). Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzbereich einen zugelassenen Wertebereich für den Ventilparameter repräsentiert, wobei der zugelassene Wertebereich von einem Wert des Bewegungsparameters (11) abhängt.Method (100) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the tolerance range represents a permitted range of values for the valve parameter, the permitted range of values depending on a value of the movement parameter (11). Verfahren (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zugelassene Wertebereich ferner von einem Istwert eines weiteren Parameters (13, 15), insbesondere einer zeitlichen Ableitung des Bewegungsparameters und/oder eines Drucks und/oder einer Drehzahl und/oder einer Temperatur, des hydraulischen Zylinders und/oder der Arbeitsmaschine abhängt.Method (100) according to Claim 3 , characterized in that the permitted value range is also dependent on an actual value of a further parameter (13, 15), in particular a time derivative of the movement parameter and / or a pressure and / or a speed and / or a temperature of the hydraulic cylinder and / or the Depends on the machine. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Schritte, gekennzeichnet durch einen Schritt des Ermittelns des Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters (27), wobei der Toleranzbereich Werte des Ventilparameters umfasst, die beim Betreiben des hydraulischen Zylinders mit einer Häufigkeit oberhalb eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Schwellenwertes ermittelt wurden.Method (100) according to one of the preceding steps, characterized by a step of determining the tolerance range for the setpoint value of the valve parameter (27), the tolerance range comprising values of the valve parameter that occur when the hydraulic cylinder is operated with a frequency above a predetermined and / or specifiable threshold value were determined. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Schritte, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzbereich für den Sollwert des Ventilparameters (29) ein Teilbereich eines technisch realisierbaren Wertebereichs des Ventilparameters ist.Method (100) according to one of the previous steps, characterized in that the tolerance range for the setpoint value of the valve parameter (29) is a sub-range of a technically feasible value range of the valve parameter. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Schritte, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert des Ventilparameters (29) ferner in Abhängigkeit von zumindest einem weiteren Parameter (13, 15), insbesondere einer zeitlichen Ableitung des Bewegungsparameters und/oder eines Drucks und/oder einer Drehzahl und/oder einer Temperatur, des hydraulischen Zylinders und/oder der Arbeitsmaschine ermittelt wird.Method (100) according to one of the preceding steps, characterized in that the setpoint value of the valve parameter (29) is further dependent on at least one further parameter (13, 15), in particular a time derivative of the movement parameter and / or a pressure and / or a Speed and / or a temperature, the hydraulic cylinder and / or the machine is determined. Verfahren zum Steuern eines Anbaugeräts einer, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine, wobei das Anbaugerät mittels eines hydraulischen Zylinders relativ zu der Arbeitsmaschine bewegbar ist, umfassend die folgenden Schritte: - Empfangen einer Sollposition des Anbaugeräts mittels einer Steuereinheit (1); - Ermitteln eines Sollwerts eines Bewegungsparameters (11) des hydraulischen Zylinders in Abhängigkeit von der empfangenen Sollposition des Anbaugeräts mittels der Steuereinheit (1); - Ermitteln (120) eines Sollwerts eines Ventilparameters (29) einer dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem empfangenen Sollwert des Bewegungsparameters (11) unter Verwendung eines datenbasierten Modells (10), insbesondere eines künstlichen neuronalen Netzes (10), und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters (29) mittels der Steuereinheit (1); und - Steuern (130) der dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters (29) mittels der Steuereinheit (1), um mittels Steuern des hydraulischen Zylinders das Anbaugerät der, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine zu steuern.A method for controlling an attachment of an, in particular mobile, work machine, wherein the attachment can be moved relative to the work machine by means of a hydraulic cylinder, comprising the following steps: - Receiving a target position of the attachment by means of a control unit (1); - Determination of a target value of a movement parameter (11) of the hydraulic cylinder as a function of the received target position of the attachment by means of the control unit (1); - Determination (120) of a target value of a valve parameter (29) of a valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the received target value of the movement parameter (11) using a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), and taking into account a predetermined and / or predeterminable tolerance range for the setpoint value of the valve parameter (29) by means of the control unit (1); and - Controlling (130) the valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the determined setpoint value of the valve parameter (29) by means of the control unit (1) in order to control the attachment of the, in particular mobile, work machine by controlling the hydraulic cylinder. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns (120) des Sollwerts des Ventilparameters (29) das Ermitteln einer Sollstellung (27) eines Bedienelements, insbesondere eines Joysticks, der Arbeitsmaschine umfasst, wobei der Sollwert des Ventilparameters (29) unter Verwendung der ermittelten Sollstellung (27) des Bedienelements ermittelt wird.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the step of determining (120) the target value of the valve parameter (29) comprises determining a target position (27) of an operating element, in particular a joystick, of the machine, the target value of the valve parameter (29) using the determined target position (27) of the control element is determined. Steuereinheit (1) zum Steuern eines hydraulischen Zylinders einer, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine, wobei die Steuereinheit (1) eingerichtet ist, - einen Sollwert eines Bewegungsparameters (11) des hydraulischen Zylinders zu empfangen, - einen Sollwert eines Ventilparameters (29) einer dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem empfangenen Sollwert des Bewegungsparameters (11) unter Verwendung eines datenbasierten Modells (10), insbesondere eines künstlichen neuronalen Netzes (10), und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters (29) zu ermitteln, und - die dem hydraulischen Zylinder zugeordnete Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters (29) zu steuern, um den hydraulischen Zylinder der, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine zu steuern.Control unit (1) for controlling a hydraulic cylinder of a, in particular mobile, working machine, the control unit (1) being set up to receive a setpoint value of a movement parameter (11) of the hydraulic cylinder, a target value of a valve parameter (29) of a valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the received target value of the movement parameter (11) using a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), and taking into account a predetermined and / or Determine predeterminable tolerance range for the target value of the valve parameter (29), and - to control the valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the determined target value of the valve parameter (29) in order to control the hydraulic cylinder of the, in particular mobile, work machine. Steuereinheit (1) zum Steuern eines Anbaugeräts einer, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine, wobei das Anbaugerät mittels eines hydraulischen Zylinders relativ zu der Arbeitsmaschine bewegbar ist und die Steuereinheit (1) eingerichtet ist, - eine Sollposition des Anbaugeräts zu empfangen, - einen Sollwert eines Bewegungsparameters (11) des hydraulischen Zylinders in Abhängigkeit von der empfangenen Sollposition des Anbaugeräts zu ermitteln, - einen Sollwert eines Ventilparameters (29) einer dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem empfangenen Sollwert des Bewegungsparameters (11) unter Verwendung eines datenbasierten Modells (10), insbesondere eines künstlichen neuronalen Netzes (10), und unter Berücksichtigung eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Toleranzbereichs für den Sollwert des Ventilparameters (29) zu ermitteln, und - die dem hydraulischen Zylinder zugeordneten Ventileinheit in Abhängigkeit von dem ermittelten Sollwert des Ventilparameters (29) zu steuern, um mittels Steuern des hydraulischen Zylinders das Anbaugerät der, insbesondere mobilen, Arbeitsmaschine zu steuern.Control unit (1) for controlling an attachment of an, in particular mobile, work machine, wherein the attachment can be moved relative to the work machine by means of a hydraulic cylinder and the control unit (1) is set up, - to receive a target position of the implement, - to determine a target value of a movement parameter (11) of the hydraulic cylinder as a function of the received target position of the attachment, - A setpoint value of a valve parameter (29) of a valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the received setpoint value of the movement parameter (11) using a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), and taking into account a predetermined and / or to determine a predeterminable tolerance range for the setpoint value of the valve parameter (29), and - To control the valve unit assigned to the hydraulic cylinder as a function of the determined setpoint value of the valve parameter (29) in order to control the attachment of the, in particular mobile, work machine by controlling the hydraulic cylinder. Arbeitsmaschine, insbesondere mobile Arbeitsmaschine, mit einem Anbaugerät, mindestens einem hydraulischen Zylinder zur Bewegung des Anbaugeräts und einer Steuereinheit (1) zum Steuern des Anbaugeräts nach Anspruch 11.Work machine, in particular mobile work machine, with an attachment, at least one hydraulic cylinder for moving the attachment and a control unit (1) for controlling the attachment Claim 11 . Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder das Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 auszuführen und/oder zu steuern.Computer program which is set up to carry out the method (100) according to one of the Claims 1 to 7th and / or the method according to Claim 8 or 9 execute and / or control. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 13.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 13 .
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