EP4560079B1 - Steuerungsvorrichtung und steuerungsverfahren - Google Patents

Steuerungsvorrichtung und steuerungsverfahren

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EP4560079B1
EP4560079B1 EP23857411.5A EP23857411A EP4560079B1 EP 4560079 B1 EP4560079 B1 EP 4560079B1 EP 23857411 A EP23857411 A EP 23857411A EP 4560079 B1 EP4560079 B1 EP 4560079B1
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EP
European Patent Office
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control
velocity
pressure actuator
liquid pressure
target
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EP4560079A1 (de
EP4560079A4 (de
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Ryo Kikuuwe
Yuki Yamamoto
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Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Hiroshima University
Original Assignee
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Hiroshima University
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Publication date
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    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
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    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
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    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
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Claims (8)

  1. Steuerungsvorrichtung, die umfasst:
    ein Bewegungsanweisungsteil (515), das konfiguriert ist, um einen Flüssigkeitsdruckaktuator (1) zum Betätigen einer Maschine, die ein Steuerobjekt ist, zu steuern;
    ein Teil zur Berechnung der gewünschten Geschwindigkeit (511), das konfiguriert ist, um eine gewünschte Geschwindigkeit, die in einem nächsten Zeitschritt für die Maschine zu erzeugen ist, auf Grundlage einer Zielposition und einer aktuellen Position der Maschine zu berechnen;
    ein Referenzgeschwindigkeitsberechnungsteil (512), das konfiguriert ist, um eine Referenzgeschwindigkeit und eine Referenzerzeugungskraft auf Grundlage einer quasistatischen Eigenschaft des Flüssigkeitsdruckaktuators (1) zu berechnen, wobei die Referenzgeschwindigkeit eine Zielgeschwindigkeit ist, die unter Zielgeschwindigkeiten, aus denen Aktuatorkräfte, die durch Ausführen einer PID-Steuerung oder einer PD-Steuerung für den Flüssigkeitsdruckaktuator (1) erzeugbar sind, der gewünschten Geschwindigkeit am nächsten ist und wobei die Referenzerzeugungskraft eine Aktuatorkraft ist, die durch Ausführen der PID-Steuerung oder der PD-Steuerung zu erzeugen ist, wenn die Referenzgeschwindigkeit als die Zielgeschwindigkeit dient; und
    ein Stellgrößenberechnungsteil (513), das konfiguriert ist, um eine Stellgröße für den Flüssigkeitsdruckaktuator (1) auf Grundlage der quasistatischen Eigenschaft des Flüssigkeitsdruckaktuators (1), der Referenzerzeugungskraft und der Referenzgeschwindigkeit zu berechnen.
  2. Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei
    der Flüssigkeitsdruckaktuator (1) eine Regenerationsschaltung (16) aufweist, und
    die gewünschte Geschwindigkeit auf Grundlage der Zielposition und der aktuellen Position der Maschine, eines Öffnungsgrads eines Durchflussratesteuerungsventils (16b) der Regenerationsschaltung (16) und eines Schätzwerts einer Durchflussrate einer Hydraulikflüssigkeit, die durch die Regenerationsschaltung (16) fließt, berechnet wird.
  3. Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei
    die Maschine von einer Vielzahl von Flüssigkeitsdruckaktuatoren (1) angetrieben wird,
    das Stellgrößenberechnungsteil (513) konfiguriert ist, um die Stellgröße für jeden der Flüssigkeitsdruckaktuatoren (1) zu berechnen, und
    das Bewegungsanweisungsteil (515) konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Abschnitt der Maschine zu der Zielposition zu verschieben, indem er jeden der Flüssigkeitsdruckaktuatoren (1) auf Grundlage der berechneten Stellgrößen steuert.
  4. Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend:
    ein Teil zur Schätzung einer externen Kraft (514), das konfiguriert ist, um eine auf die Maschine ausgeübte externe Kraft zu schätzen, wobei
    das Referenzgeschwindigkeitsberechnungsteil (512) die Referenzgeschwindigkeit und die Referenzerzeugungskraft auf Grundlage der von dem Teil zur Schätzung einer externen Kraft (514) geschätzten externen Kraft berechnet.
  5. Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Flüssigkeitsdruckaktuator (1) ein Öldruckaktuator ist.
  6. Steuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend:
    ein Referenzpositionsberechnungsteil (516), das konfiguriert ist, um eine Referenzposition zu berechnen, an der sich ein virtuelles Objekt, das die Maschine repräsentiert und eine dynamische Zieleigenschaft der Maschine hat, in dem nächsten Zeitschritt befinden soll, indem er an das virtuelle Objekt eine Gegenkraft, die von dem Flüssigkeitsdruckaktuator (1) aus einer Umgebung, mit der die Maschine in Kontakt ist, empfangen wird, und eine ausgeübte Zielkraft eingibt, die einen Zielwert einer Kraft angibt, die durch den Flüssigkeitsdruckaktuator (1) auf die Umgebung ausgeübt wird, wobei
    das Teil zur Berechnung der gewünschten Geschwindigkeit (511) konfiguriert ist, um die gewünschte Geschwindigkeit unter Verwendung der Referenzposition als die Zielposition zu berechnen.
  7. Steuerungsverfahren, das umfasst:
    einen Schritt zur Berechnung einer gewünschten Geschwindigkeit (S13, S33) eines Berechnens einer gewünschten Geschwindigkeit, die in einem nächsten Zeitschritt für eine Maschine zu erzeugen ist, die ein Steuerobjekt ist und von einem Flüssigkeitsdruckaktuator (1) betätigt wird, auf Grundlage einer Zielposition und einer aktuellen Position der Maschine;
    einen Referenzgeschwindigkeitsberechnungsschritt (S14, S34) eines Berechnens einer Referenzgeschwindigkeit und einer Referenzerzeugungskraft auf Grundlage einer quasistatischen Eigenschaft des Flüssigkeitsdruckaktuators (1), wobei die Referenzgeschwindigkeit eine Zielgeschwindigkeit ist, die unter Zielgeschwindigkeiten, aus denen durch Durchführung einer PID-Steuerung oder einer PD-Steuerung für den Flüssigkeitsdruckaktuator (1) erzeugbare Aktuatorkräfte berechenbar sind, der gewünschten Geschwindigkeit am nächsten ist und wobei die Referenzerzeugungskraft eine Aktuatorkraft ist, die durch Ausführen der PID-Steuerung oder der PD-Steuerung zu erzeugen ist, wenn die Referenzgeschwindigkeit als die Zielgeschwindigkeit dient; und
    einen Stellgrößenberechnungsschritt (S15, S35) des Berechnens einer Stellgröße für den Flüssigkeitsdruckaktuator (1) auf Grundlage der quasistatischen Eigenschaft des Flüssigkeitsdruckaktuators (1), der Referenzerzeugungskraft und der Referenzgeschwindigkeit.
  8. Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 7, ferner umfassend:
    einen Referenzpositionsberechnungsschritt (S32) eines Berechnens einer Referenzposition, an der sich ein virtuelles Objekt, das die Maschine repräsentiert und eine dynamische Zieleigenschaft der Maschine hat, im nächsten Zeitschritt befinden soll, indem in das virtuelle Objekt eine Gegenkraft, die von dem Flüssigkeitsdruckaktuator (1) von einer Umgebung, mit der die Maschine in Kontakt ist, empfangen wird, und eine ausgeübte Zielkraft, die einen Zielwert einer Kraft angibt, die von dem Flüssigkeitsdruckaktuator (1) auf die Umgebung ausgeübt wird, eingegeben werden, wobei
    in dem Schritt zur Berechnung der gewünschten Geschwindigkeit (S33) die gewünschte Geschwindigkeit unter Verwendung der Referenzposition als Zielposition berechnet wird.
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