JP2023508928A - Method for controlling hydraulic cylinders of working machines - Google Patents
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Abstract
作業機械、特に可動型作業機械の油圧シリンダを制御する方法(100)が提案され、この方法は、油圧シリンダの運動パラメータ目標値(11)を制御ユニット(1)によって受信するステップと、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットのバルブパラメータ目標値(29)を、受信した運動パラメータ目標値(11)に依存して、データに基づくモデル(10)、特に人工ニューラルネットワーク(10)を用い、かつ、バルブパラメータ目標値(29)に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲を考慮しながら、制御ユニット(1)によって求めるステップと、作業機械、特に可動型作業機械の油圧シリンダを制御するために、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットを、求められたバルブパラメータ目標値(29)に依存して、制御ユニット(1)により制御するステップと、を含む。A method (100) for controlling a hydraulic cylinder of a working machine, in particular a mobile working machine, is proposed, comprising the steps of receiving by a control unit (1) a motion parameter target value (11) of the hydraulic cylinder; using a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), and , determined by the control unit (1), taking into account preset and/or presettable tolerances for the valve parameter target values (29) and the hydraulic cylinders of the working machine, in particular of a mobile working machine. and controlling the valve unit associated with the hydraulic cylinder by means of the control unit (1) in dependence on the determined valve parameter target value (29), in order to control the .
Description
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の、作業機械の油圧シリンダを制御する方法、及び、作業機械のアタッチメントを制御する方法に関する。本発明の保護対象は、作業機械の油圧シリンダを制御する制御ユニット、及び、作業機械のアタッチメントを制御する制御ユニット、並びに、作業機械及びコンピュータプログラムでもある。 The invention relates to a method of controlling a hydraulic cylinder of a working machine and a method of controlling an attachment of a working machine, according to the preamble of the independent claim. Objects of protection of the present invention are also the control unit controlling the hydraulic cylinders of the working machine and the control unit controlling the attachment of the working machine, as well as the working machine and the computer program.
最新の作業機械においては、自動化又は半自動化された作業プロセスが益々用いられるようになってきている。機能の内容は、現在のところ、多くの場合には、ツールセンタポイント(TCP)に対し所望の軌跡を追従すること、又は、アシスト機能の場合には所望の軌跡を追従する際に運転者を支援することである。 Modern work machines are increasingly using automated or semi-automated work processes. The content of the function is currently often to follow a desired trajectory with respect to the Tool Center Point (TCP), or to guide the driver in following the desired trajectory in the case of an assist function. It is to support.
発明の開示
本発明の保護対象は、作業機械、特に可動型作業機械の油圧シリンダを制御する方法である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the present invention is a method for controlling hydraulic cylinders of working machines, in particular mobile working machines.
この方法は、油圧シリンダの運動パラメータ目標値を制御ユニットによって受信するステップを含む。この方法は、さらに、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットのバルブパラメータ目標値を、受信した運動パラメータ目標値に依存して制御ユニットにより求めるステップを含む。ここで、バルブパラメータ目標値は、データに基づくモデル、特に人工ニューラルネットワークを用い、かつ、バルブパラメータ目標値に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲を考慮しながら求められる。この方法は、さらに、可動型作業機械の油圧シリンダを制御する目的で、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットを、求められたバルブパラメータ目標値に依存して、制御ユニットにより制御するステップを含む。 The method includes receiving, by a control unit, a motion parameter target value for a hydraulic cylinder. The method further comprises determining, by the control unit, valve parameter target values for the valve unit associated with the hydraulic cylinder in dependence on the received motion parameter target values. Here, the valve parameter target values are determined using data-based models, in particular artificial neural networks, and taking into account predetermined and/or predefinable tolerances for the valve parameter target values. The method further comprises controlling, by the control unit, a valve unit associated with the hydraulic cylinder in dependence on the determined valve parameter target value for the purpose of controlling the hydraulic cylinder of the mobile work machine. .
本発明の保護対象は、さらに、作業機械、特に可動型作業機械の油圧シリンダを制御する制御ユニットであり、制御ユニットは、油圧シリンダを制御する前述の方法のステップを実施又は制御するように構成されている。 The object of protection of the present invention is also a control unit for controlling hydraulic cylinders of a working machine, in particular a mobile working machine, the control unit being arranged to perform or control the steps of the aforementioned method for controlling a hydraulic cylinder. It is
本発明の保護対象は、作業機械、特に可動型作業機械のアタッチメントを制御する方法でもある。ここで、アタッチメントは、油圧シリンダによって作業機械に対し相対的に運動可能である。 The object of protection of the present invention is also a method for controlling attachments of working machines, in particular mobile working machines. Here, the attachment is movable relative to the working machine by a hydraulic cylinder.
この方法は、アタッチメント目標ポジションを制御ユニットによって受信するステップを含む。この方法は、さらに、油圧シリンダの運動パラメータ目標値を、受信したアタッチメント目標ポジションに依存して制御ユニットにより求めるステップを含む。しかも、この方法は、油圧シリンダに対応付けられたバルブのバルブパラメータ目標値を、受信した運動パラメータ目標値に依存して制御ユニットにより求めるステップを含む。バルブパラメータ目標値は、データに基づくモデル、特に人工ニューラルネットワークを用い、かつ、バルブパラメータ目標値に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲を考慮しながら求められる。この方法は、さらに、可動型作業機械のアタッチメントを油圧シリンダによって制御する目的で、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットを、求められたバルブパラメータ目標値に依存して、制御ユニットにより制御するステップを含む。 The method includes receiving by a control unit an attachment target position. The method further includes determining, by the control unit, a motion parameter target value for the hydraulic cylinder in dependence on the received attachment target position. Moreover, the method includes determining, by the control unit, a valve parameter setpoint value for the valve associated with the hydraulic cylinder in dependence on the received kinematic parameter setpoint value. The valve parameter target values are determined using data-based models, in particular artificial neural networks, and taking into account preset and/or presettable tolerances for the valve parameter target values. The method further comprises controlling, by the control unit, a valve unit associated with the hydraulic cylinder in dependence on the determined valve parameter target value for the purpose of controlling the attachment of the mobile work machine by the hydraulic cylinder. including.
本発明の保護対象は、これに加えて、作業機械、特に可動型作業機械のアタッチメントを制御する制御ユニットであり、制御ユニットは、アタッチメントを制御する前述の方法のステップを実施又は制御するように構成されている。 The object of protection of the invention is additionally a control unit for controlling an attachment of a working machine, in particular a mobile working machine, which control unit performs or controls the steps of the aforementioned method for controlling the attachment. It is configured.
本発明の保護対象はさらに、アタッチメントと、このアタッチメントの運動のための少なくとも1つの油圧シリンダと、アタッチメントを制御する前述の制御ユニットと、を備えた作業機械、特に可動型作業機械である。 The object of protection of the invention is also a working machine, in particular a mobile working machine, with an attachment, at least one hydraulic cylinder for the movement of this attachment and the aforementioned control unit for controlling the attachment.
本発明の保護対象は、さらに、油圧シリンダを制御する前述の方法及び/又はアタッチメントを制御する前述の方法のうちの一方又は両方を実施及び/又は制御するために構成されたコンピュータプログラムである。 A subject of protection of the present invention is also a computer program adapted to implement and/or control one or both of the aforementioned methods of controlling hydraulic cylinders and/or of the aforementioned methods of controlling attachments.
作業機械は、定置型作業機械とすることができ、又は、好ましくは可動型作業機械とすることができる。作業機械は、建築業、農業、林業又はロジスティクスの用途のための作業機械とすることができる。可動型作業機械は、例えば、ショベル、ホイールローダ、構内運搬車又は高所作業車とすることができる。定置型作業機械は、例えば、油圧により駆動される産業用ロボットとすることができる。 The work machine may be a stationary work machine or, preferably, a mobile work machine. The work machine can be a work machine for construction, agriculture, forestry or logistics applications. The mobile work machine can be, for example, an excavator, wheel loader, industrial truck or aerial work platform. The stationary work machine can be, for example, a hydraulically driven industrial robot.
作業機械のアタッチメントは、農業及び/又は林業及び/又は建築業において地面を加工及び/又は処理するためのアタッチメント、及び/又は、荷物を搬送するためのアタッチメントとすることができる。アタッチメントは、例えば、シャベル、スコップ又は作業用ケージとすることができる。アタッチメントは、作業機械の作業アーム、昇降フレーム又は昇降台に配置することができる。 A work machine attachment may be an attachment for working and/or treating ground and/or an attachment for transporting loads in the agricultural and/or forestry and/or building industries. The attachment can be, for example, a shovel, shovel or working cage. The attachment can be located on the work arm, lift frame or lift platform of the work machine.
油圧シリンダ又はハイドロリックシリンダは、アタッチメントと作業機械との間で相対運動を発生させるように構成されている。この目的において、油圧シリンダは、ハウジング及びピストンを含み得る。ピストンは、油圧液体、好ましくは作動油の圧力印加によって、ハウジングに対し相対的に運動可能であり、特に、ハウジング内に導入及び導出可能である。 A hydraulic or hydraulic cylinder is configured to create relative motion between the attachment and the work machine. To this end, a hydraulic cylinder may include a housing and a piston. The piston is movable relative to the housing, in particular movable into and out of the housing, by the application of pressure of a hydraulic liquid, preferably hydraulic oil.
油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットは、作動油に規定どおりに圧力を印加するように構成されている。即ち、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットは、油圧シリンダのピストンとハウジングとの間の相対運動を発生させるように構成されている。 A valve unit associated with the hydraulic cylinder is configured to apply pressure to the hydraulic fluid in a defined manner. That is, the valve unit associated with the hydraulic cylinder is configured to generate relative movement between the piston and housing of the hydraulic cylinder.
バルブユニットは、1つ又は複数のバルブを含み得る。バルブは、マグネットバルブ、又は、ニューマチック式に操作可能なバルブ若しくはニューマチックバルブとして構成することができる。バルブユニットは、特に電磁パイロットバルブと、好ましくはこのパイロットバルブに対応付けられた、特にニューマチック式に操作可能なメインバルブと、を含み得る。 A valve unit may include one or more valves. The valve can be configured as a magnetic valve or as a pneumatically actuable or pneumatic valve. The valve unit may comprise, in particular, an electromagnetic pilot valve and a main valve, preferably associated with this pilot valve, in particular pneumatically operable.
バルブユニットの制御によって、油圧シリンダのピストンとハウジングとの間の相対運動を制御することができる。この相対運動によって、アタッチメントにおける油圧シリンダの配置に基づき、アタッチメントと作業機械との間の、特に、アタッチメントと作業機械の作業アーム及び/又は昇降フレームとの間の、相対運動を発生させることができる。 By controlling the valve unit it is possible to control the relative movement between the piston and the housing of the hydraulic cylinder. This relative movement can generate relative movement between the attachment and the working machine, in particular between the attachment and the working arm and/or lifting frame of the working machine, based on the arrangement of the hydraulic cylinders in the attachment. .
制御とは、本発明の関連においては、入力量に基づき出力量を生成するという意味における制御であると解することができる。制御とは、またさらに好ましくは、閉ループ制御すべき量の実際値を継続的に求め、この実際値を閉ループ制御すべき量の目標値と継続的に比較するという意味において、閉ループ制御を含む制御であると解することができる。 Control, in the context of the present invention, can be understood as control in the sense of producing an output quantity based on an input quantity. Control also preferably includes closed-loop control in the sense of continuously determining the actual value of the quantity to be closed-loop controlled and continuously comparing this actual value with the desired value of the quantity to be closed-loop controlled. It can be understood that
アタッチメント目標ポジションは、アタッチメントを含む作業機械に対し相対的なアタッチメントの空間相対ポジションとすることができ、又は、外部の基準座標系における空間ポジション、例えば、全地球衛星測位システム若しくはポジション検出センサユニットの基準座標系における空間ポジションとすることができる。アタッチメント目標ポジションは好ましくは、アタッチメントのツールセンタポイント(TCP)の空間ポジションである。アタッチメント目標ポジションは、例えば、作業機械により実施すべき1つの作業プロセスの1つの作業ステップのために予め設定することができる。 The attachment target position can be the spatial relative position of the attachment relative to the work machine containing the attachment, or the spatial position in an external reference coordinate system, e.g. It can be a spatial position in a reference coordinate system. The attachment target position is preferably the spatial position of the attachment's Tool Center Point (TCP). The target position of the attachment can, for example, be preset for one work step of one work process to be carried out by the work machine.
アタッチメント目標ポジションに依存して運動パラメータ目標値を求めるステップは、アタッチメント又は作業機械のためのソフトウェアに基づく軌跡プラニングによって行うことができる。運動パラメータ目標値を求めるステップは、作業機械のキネマティクスの少なくとも一部分を考慮しながら行うことができる。 Determining the motion parameter target values in dependence on the attachment target position can be performed by software-based trajectory planning for the attachment or work machine. Determining the motion parameter target value may be performed while considering at least a portion of the kinematics of the work machine.
油圧シリンダの運動パラメータは、油圧シリンダの運動の1つのパラメータである。油圧シリンダの運動は、好ましくは、油圧シリンダのピストンとハウジングとの間の相対運動である。油圧シリンダの運動は、等速運動又は好ましくは等加速運動とすることができる。 A motion parameter of a hydraulic cylinder is one parameter of motion of the hydraulic cylinder. The movement of the hydraulic cylinder is preferably relative movement between the piston of the hydraulic cylinder and the housing. The movement of the hydraulic cylinder can be uniform or preferably uniform acceleration.
油圧シリンダの運動パラメータは、速度又は加速度とすることができる。好ましくは、運動パラメータは、油圧シリンダのピストンとハウジングとの間の相対速度又は相対加速度である。 The motion parameter of the hydraulic cylinder can be velocity or acceleration. Preferably, the motion parameter is the relative velocity or relative acceleration between the piston and housing of the hydraulic cylinder.
運動パラメータ目標値は、運動パラメータの1つの値であり、又は、運動パラメータの値の経時的推移であって、この経時的推移に従って油圧シリンダの運動が行われるべきものである。 A motion parameter target value is one value of a motion parameter, or a change in the value of the motion parameter over time, according to which the movement of the hydraulic cylinder should be performed.
バルブユニットのバルブパラメータは、バルブユニットの1つ又は複数のバルブのパラメータとすることができる。バルブパラメータは、マグネットバルブのバルブ通電又は電流強度とすることができる。バルブパラメータは、ニューマチック式に操作可能なバルブを操作する圧力とすることもできる。バルブパラメータは、さらに、バルブユニットのバルブのバルブ絞り開口面積とすることができる。 A valve parameter of a valve unit may be a parameter of one or more valves of the valve unit. The valve parameter can be the valve energization or current strength of the magnet valve. The valve parameter can also be the pressure that operates a pneumatically operable valve. The valve parameter can also be the valve throttle opening area of the valves of the valve unit.
データに基づくモデルとは、本発明の関連においては、数学的モデル又は数学的アルゴリズムであると解することができ、このモデル又はアルゴリズムは、入力量として運動パラメータの値が予め与えられると、出力量としてバルブパラメータの値を求めるように構成されている。即ち、換言すれば、データに基づくモデルは、運動パラメータの1つの値にバルブパラメータの1つの値を対応付け若しくは相関させ、又は、運動パラメータの値とバルブパラメータの値とを相互に結合する。バルブパラメータの求められた値は、特に、油圧シリンダの1つ又は複数の他のパラメータの値に依存しており、及び/又は、油圧シリンダと相互作用しているユニットに依存している。 A data-based model, in the context of the present invention, can be understood to be a mathematical model or a mathematical algorithm, which, given previously as input variables the values of the motion parameters, outputs It is configured to obtain the value of the valve parameter as the strength. That is, in other words, the data-based model associates or correlates one value of the motion parameter with one value of the valve parameter, or interlinks the value of the motion parameter and the value of the valve parameter. The determined value of the valve parameter depends in particular on the value of one or more other parameters of the hydraulic cylinder and/or on the unit interacting with the hydraulic cylinder.
データに基づくモデルは、学習データセット又はトレーニングデータセットに基づく。これらのトレーニングデータセットは、運動パラメータ及びバルブパラメータ、並びに、好ましくは1つ又は複数の他のパラメータの値の組合せ、例えば値タプルを含む。トレーニングデータセットは、油圧シリンダの動作時に、例えば、油圧シリンダを含む作業機械の動作時に、求めることができる。トレーニングデータセットは、油圧シリンダの動作時に発生した又は存在する値の組合せに対応するものである。 Data-based models are based on learning or training data sets. These training data sets comprise combinations of values of motion parameters and valve parameters, and preferably one or more other parameters, eg value tuples. The training data set may be determined during operation of the hydraulic cylinders, eg, during operation of a work machine including the hydraulic cylinders. The training data set corresponds to combinations of values that occur or exist during operation of the hydraulic cylinders.
データに基づくモデルは、トレーニングデータセットに基づき、例えば、回帰プロセスを用いることにより、油圧シリンダにより技術的に実現可能な運動パラメータの任意の値各々について、バルブパラメータの値を出力するように構成されている。即ち、換言すれば、データに基づくモデルは、トレーニングデータセットには含まれない値の組合せについても、結合若しくは相関を求めるように、又は、機械学習するように構成されている。好ましくは、データに基づくモデルには、油圧シリンダの物理的技術的なモデルは、予め与えられない。即ち、換言すれば、データに基づくモデルは、機械学習方法を用いて生成されるモデルである。 The data-based model is configured to output a value of the valve parameter for each arbitrary value of the motion parameter technically achievable by the hydraulic cylinder, based on the training data set, e.g., by using a regression process. ing. That is, in other words, the data-based model is configured to combine or correlate, or machine learn, even for combinations of values that are not included in the training data set. Preferably, the data-based model is not a priori provided with a physical-technical model of the hydraulic cylinder. Or, in other words, a data-based model is a model that is generated using machine learning methods.
データに基づくモデルの性能の良さ又は品質は、データに基づくモデルにより求められたバルブパラメータ目標値を用いて、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットを制御したときの、予め定められた運動パラメータ目標値と運動パラメータ実際値との間の偏差に依存する。トレーニングデータセットが代表的なものである油圧シリンダの動作領域については、即ち、トレーニングデータセットが十分な個数の関係する値の組合せを含む油圧シリンダの動作領域については、運動パラメータの実際値と予め定められた目標値との間で小さい偏差を予期することができる。 The goodness or quality of performance of the data-based model is determined by the predetermined motion parameter targets when controlling the valve unit associated with the hydraulic cylinder using the valve parameter targets determined by the data-based model. value and the actual value of the motion parameter. For the hydraulic cylinder operating range for which the training data set is representative, i.e. for which the training data set contains a sufficient number of relevant value combinations, the actual values of the kinematic parameters and the preliminary Small deviations from the stated target values can be expected.
トレーニングデータセットが代表的なものではない油圧シリンダの動作領域については、即ち、トレーニングデータセットが十分な個数の関係する値の組合せを含まない油圧シリンダの動作領域については、運動パラメータの実際値と予め定められた目標値との間で大きい偏差が発生する可能性がある。 For hydraulic cylinder operating ranges for which the training data set is not representative, i.e. for which the training data set does not contain a sufficient number of relevant value combinations, the actual values of the motion parameters and Large deviations from the predetermined target value can occur.
データに基づくモデルは、好ましくは、人工ニューラルネットワークとして構成されている。 The data-based model is preferably configured as an artificial neural network.
バルブパラメータの許容範囲は、バルブユニットの制御のために許容又は許可されるバルブパラメータの値範囲を表す。有利には、バルブパラメータ目標値に対する許容範囲は、バルブパラメータの技術的に実現可能な又は考えられる値範囲のうちの部分範囲である。例えば、バルブパラメータの技術的に可能な値範囲は、バルブ通電のための第1の電流強度最小値以上かつ第1の電流強度最大値以下の電流強度を含む電流強度範囲とすることができる。許容範囲は、バルブ通電のための第2の電流強度最小値以上かつ第2の電流強度最大値以下の電流強度を含む電流強度範囲とすることができ、ここで、第2の最小値は第1の最小値以上であり、第2の最大値は第1の最大値以下であり、両方の最大値及び両方の最小値が等しいことは除外される。この構成によって、バルブパラメータ目標値を技術的に可能な値範囲の部分集合に制限することができ、これによって、油圧シリンダ、特に作業機械の油圧シリンダの確実な動作状態を保証することができる。 The allowable range of the valve parameter represents the value range of the valve parameter that is allowed or permitted for the control of the valve unit. Advantageously, the tolerance range for the valve parameter target value is a subrange of a technically realizable or conceivable value range for the valve parameter. For example, a technically possible value range for a valve parameter may be a current strength range that includes a current strength greater than or equal to a first minimum current strength and less than or equal to a first current strength maximum for valve energization. The acceptable range may be a current strength range including a current strength greater than or equal to a second minimum current strength and less than or equal to a second current strength maximum for valve energization, where the second minimum is the second current strength. greater than or equal to a minimum value of 1, the second maximum value being less than or equal to the first maximum value, excluding both maximum values and both minimum values being equal. This configuration makes it possible to restrict the valve parameter setpoint values to a subset of the technically possible value range, thereby ensuring a reliable operating state of the hydraulic cylinders, in particular of the working machine.
当該方法及び対応する制御ユニットにより、油圧シリンダ又は油圧シリンダによって運動可能なアタッチメントの自動化された制御における安全性及び信頼性が高められる。データに基づくモデルを用いることによって、手間をかけることによってしか十分に細分化して物理的技術的にモデリングすることができない複雑な油圧特性を有する作業機械のためにも、当該方法を用いることができる。バルブパラメータ目標値を求める際に許容範囲を考慮することによって、油圧シリンダ又はアタッチメントが常に、即ち、滅多にない動作状態においても、安全な値範囲内において駆動されることが保証される。これによって、部分的に又は完全に自動化された作業機械のために、データに基づく閉ループ制御ストラテジの安全性を高めることができる。 The method and corresponding control unit increase safety and reliability in automated control of hydraulic cylinders or attachments movable by hydraulic cylinders. By using data-based models, the method can also be used for working machines with complex hydraulic properties that can only be physically and technically modeled in sufficient detail with great effort. . Taking into account the tolerance ranges when determining the desired valve parameter values ensures that the hydraulic cylinders or attachments are always driven within a safe value range, ie even in rare operating states. This can enhance the safety of data-based closed-loop control strategies for partially or fully automated work machines.
バルブパラメータ目標値を求めるステップは、バルブパラメータ暫定目標値を求めるステップを含み、この暫定目標値に依存してバルブパラメータ目標値を、求められた目標値がバルブパラメータ目標値に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲内にあるように求めるものとすると、有利である。好ましくは、第1のステップにおいてバルブパラメータ暫定目標値が求められ、次いで第2のステップにおいてバルブパラメータ目標値が求められる。 Determining the valve parameter target value includes determining a valve parameter provisional target value, and depending on this provisional target value, the valve parameter target value is preset with respect to the valve parameter target value. and/or within presettable tolerances. Preferably, in a first step the provisional valve parameter target values are determined and then in a second step the valve parameter target values are determined.
バルブパラメータ暫定目標値は、バルブパラメータ目標値に対する許容範囲内又は許容範囲外にあるバルブパラメータの値となる可能性がある。好ましくは、バルブパラメータ目標値は、バルブパラメータ暫定目標値が許容範囲内にあるときには、バルブパラメータ暫定目標値と一致する。 A valve parameter interim target value can be a value of a valve parameter that is within or outside of an acceptable range for the valve parameter target value. Preferably, the valve parameter target value matches the valve parameter provisional target value when the valve parameter provisional target value is within the acceptable range.
バルブパラメータ暫定目標値が許容範囲外にあるときには、目標値を求める際にバルブパラメータ暫定目標値を変更又は整合又は訂正することができる。ここで考えられることは、求められる目標値は、運動パラメータの受信した又は予め定められた目標値に関して暫定目標値に対し最もわずかな間隔を有する、バルブパラメータの許容範囲の値と一致するということである。 When the valve parameter interim target values are out of the acceptable range, the valve parameter interim target values can be changed or matched or corrected when the target values are determined. It is conceivable here that the determined setpoint value corresponds to the tolerance value of the valve parameter, which has the shortest distance to the provisional setpoint value with respect to the received or predetermined setpoint value of the kinematic parameter. is.
この構成によって、許容範囲外の暫定目標値は、バルブユニットの制御に用いられることはなく、これによって、危険な動作状態を回避することができる。 With this arrangement, provisional setpoint values outside the permissible range are not used for the control of the valve unit, whereby dangerous operating states can be avoided.
許容範囲は、バルブパラメータに対し許可された値範囲を表し、この許可された値範囲、特に、許可された値範囲のサイズは、運動パラメータの値に依存すると、同様に有利である。許可された値範囲のサイズ又は幅は、運動パラメータのすべての値について同一に、又は、好ましくはそれぞれ異なるサイズとすることができる。バルブパラメータの値範囲のサイズは、値範囲の幅とすることができる。ここで考えられることは、値範囲のサイズは、値範囲の最大値と値範囲の最小値との間の差分を表すということである。 It is likewise advantageous for the tolerance range to represent the permitted value range for the valve parameter, the permitted value range, in particular the size of the permitted value range, depending on the value of the motion parameter. The size or width of the permitted value range can be the same for all values of the motion parameter or, preferably, different sizes. The size of the value range for a valve parameter can be the width of the value range. The assumption here is that the size of the value range represents the difference between the maximum value of the value range and the minimum value of the value range.
許可された値範囲、特に、許可された値範囲のサイズが、さらに、油圧シリンダ及び/又は作業機械の他のパラメータの実際値に依存するものとすると、有利である。他のパラメータは、運動パラメータの時間導関数に対応させることができる。他のパラメータは、圧力とすることができ、例えば、油圧シリンダの作動油の圧力とすることができる。他のパラメータは、油圧シリンダの作動油の温度であるということも考えられる。さらに、他のパラメータは、作業機械のモータの回転数であるということが考えられる。 It is advantageous if the permitted value range, in particular the size of the permitted value range, additionally depends on the actual values of the hydraulic cylinders and/or other parameters of the working machine. Other parameters may correspond to time derivatives of motion parameters. Another parameter may be pressure, for example the pressure of hydraulic fluid in a hydraulic cylinder. Another parameter could be the temperature of the hydraulic fluid in the hydraulic cylinder. Furthermore, it is conceivable that another parameter is the number of revolutions of the motor of the work machine.
他のパラメータの実際値は、運動パラメータの定義された値、及び/又は、バルブパラメータの定義された値、及び/又は、データに基づくモデルにより考慮される他のパラメータの少なくとも1つの他の定義された値に関する、複数のトレーニングデータセットを表すということが考えられる。例えば、多数のトレーニングデータセットを有する運動パラメータのある1つの値に対する許容範囲のサイズは、それよりもわずかな個数のトレーニングデータセットを有する運動パラメータのある1つの値に対するものよりも、大きくすることができる。 The actual values of the other parameters are defined values of the motion parameters and/or defined values of the valve parameters and/or at least one other definition of the other parameters considered by the data-based model. It is conceivable to represent multiple training data sets for the values obtained. For example, the tolerance size for a value of a motion parameter with a large number of training data sets should be larger than that for a value of a motion parameter with a smaller number of training data sets. can be done.
この構成によって、種々の運動パラメータに対するデータに基づくモデルの性能の良さ又は品質に依存して、許容範囲を整合させることができ、これによって、動作の安全性を保証しながら油圧シリンダ又は作業機械の制御の効率が高められる。 This arrangement allows the tolerances to be matched depending on the goodness or quality of performance of the data-based models for the various motion parameters, thereby ensuring safe operation of the hydraulic cylinder or work machine. Efficiency of control is enhanced.
当該方法は、バルブパラメータ目標値に対する許容範囲を求めるステップを含み、この許容範囲は、油圧シリンダの動作時に予め設定された及び/又は予め設定可能な閾値を超えた頻度によって求められたバルブパラメータの値を含むと、さらに有利である。この目的において、油圧シリンダの動作中に、バルブパラメータ及び運動パラメータの値並びにこれらの値の発生頻度を求めることができる。閾値は、絶対的に、又は、バルブパラメータの値の発生頻度の平均値若しくは最大値に対して相対的に、求めることができる。好ましくは、閾値は、運動パラメータの値が大きくなるにつれて増加する。これによって、許容範囲の幅は、運動パラメータの値がより大きくなると、安全上の理由から小さくなる。 The method includes determining a tolerance range for the valve parameter target value, the tolerance range being determined by the frequency of exceeding a preset and/or presettable threshold during operation of the hydraulic cylinder. It is even more advantageous if the value is included. For this purpose, the values of valve parameters and motion parameters and the frequency of occurrence of these values can be determined during operation of the hydraulic cylinder. The threshold can be determined absolutely or relative to an average or maximum frequency of occurrence of the value of the valve parameter. Preferably, the threshold increases as the value of the motion parameter increases. Thereby, the width of the tolerance range becomes smaller for safety reasons at higher values of the motion parameter.
油圧シリンダの動作時、バルブパラメータの各値について、運動パラメータの少なくとも1つの対応する値が高められた確率で発生する。バルブパラメータの各値について、油圧シリンダ動作時に最も高い値発生頻度を有する個々の運動パラメータの値は、運動パラメータの理想値又は優勢値を表すことができる。運動パラメータの理想値又は優勢値は、油圧シリンダの定常状態、又は、運動パラメータの値の経時的変化が発生しない油圧シリンダの状態における、運動パラメータの値に対応するものとすることができる。運動パラメータの値の経時的変化が発生する可能性がある油圧シリンダの遷移状態においては、運動パラメータの理想値とは異なる運動パラメータの値も、それ相応に低くなった発生頻度で発生する可能性がある。 During operation of the hydraulic cylinder, for each value of the valve parameter, a corresponding value of at least one of the motion parameters occurs with increased probability. For each value of the valve parameter, the value of the individual motion parameter having the highest frequency of value occurrence during hydraulic cylinder operation may represent the ideal or dominant value of the motion parameter. The ideal or dominant value of the motion parameter may correspond to the value of the motion parameter in a steady state of the hydraulic cylinder or in a state of the hydraulic cylinder in which no change in the value of the motion parameter over time occurs. In transition states of the hydraulic cylinder, where changes in the values of the motion parameters over time can occur, values of the motion parameters that differ from the ideal values of the motion parameters can also occur with a correspondingly reduced frequency of occurrence. There is
この構成によって、当該方法を実施する前に特に簡単な方法により許容範囲を求めることができる。さらに、これによって、油圧シリンダ及び作業機械の制御が、センサの故障に対してロバストにもなり、その理由は、許容範囲が当該方法の実施前に求められた値に基づいており又はオフラインにおいて求められており、当該方法の実行時に検出された測定信号には依存しないからである。 This arrangement allows the tolerances to be determined in a particularly simple way before carrying out the method. Furthermore, this also makes the control of the hydraulic cylinders and work machine robust against sensor failures, because the tolerances are based on values determined prior to implementation of the method or determined off-line. , and does not depend on the measurement signals detected during the execution of the method.
しかも、バルブパラメータ目標値がさらに、油圧シリンダ及び/又は作業機械の少なくとも1つの他のパラメータに、特にその値に、依存して求められるものとすると、有利である。他のパラメータは好ましくは、運動パラメータとは異なるパラメータである。他のパラメータは、運動パラメータの時間導関数に対応させることもできる。他のパラメータは、圧力とすることができ、例えば、油圧シリンダの作動油の圧力とすることができる。他のパラメータは、好ましくは、油圧シリンダのピストン側における圧力と、油圧シリンダのロッド側における圧力との間の圧力差分である。選択的に又は付加的に、他のパラメータは、油圧シリンダに対応付けられたロードセンシングシステムのLS圧力(ロードセンシング圧力)と、ポンプユニットから作動油の圧力印加のために供給される圧力との間の差分である。 Moreover, it is advantageous if the valve parameter setpoint value is additionally determined as a function of at least one other parameter of the hydraulic cylinder and/or of the work machine, in particular its value. The other parameter is preferably a parameter different from the motion parameter. Other parameters can also correspond to time derivatives of motion parameters. Another parameter may be pressure, for example the pressure of hydraulic fluid in a hydraulic cylinder. Another parameter is preferably the pressure difference between the pressure on the piston side of the hydraulic cylinder and the pressure on the rod side of the hydraulic cylinder. Alternatively or additionally, the other parameter is the LS pressure (load sensing pressure) of the load sensing system associated with the hydraulic cylinder and the pressure supplied from the pump unit for pressurizing the hydraulic fluid. is the difference between
他のパラメータは、油圧シリンダの作動油の温度であるということも考えられる。さらに、他のパラメータは、作業機械のモータの回転数であるということが考えられる。 Another parameter could be the temperature of the hydraulic fluid in the hydraulic cylinder. Furthermore, it is conceivable that another parameter is the number of revolutions of the motor of the work machine.
1つ又は複数の他のパラメータは、好ましくは、データに基づくモデルが基礎とするトレーニングデータセットの値の組合せに含まれる。即ち、換言すれば、データに基づくモデルは、好ましくは、運動パラメータの値と他のパラメータの値とから成る組合せに、バルブパラメータの1つの値を対応付ける。この構成によって、運動パラメータの値の経時的変化が発生する遷移動作領域においても、バルブパラメータ目標値を改善された精度で求めることができる。 The one or more other parameters are preferably included in the combination of values of the training data set on which the data-based model is based. Or, in other words, the data-based model preferably maps the value of one valve parameter to a combination of values of motion parameters and values of other parameters. This arrangement allows valve parameter target values to be determined with improved accuracy even in transitional operating regions where changes in the values of the kinematic parameters occur over time.
さらに、バルブパラメータ目標値を求めるステップは、作業機械の操作部材、特にジョイスティックの目標位置を求めるステップを含み、バルブパラメータ目標値を、操作部材の求められた目標位置を用いて求めるものとすると、有利である。操作部材の目標位置は、データに基づくモデル、特に人工ニューラルネットワークを用い、かつ、バルブパラメータ目標値に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲を考慮しながら、運動パラメータの受信した目標値に依存して求められる。 Furthermore, if the step of determining the valve parameter target value includes determining a target position of an operating member, particularly a joystick, of the work machine, wherein the valve parameter target value is determined using the determined target position of the operating member, Advantageous. The target position of the operating member is determined using a data-based model, in particular an artificial neural network, and taking into account preset and/or predefinable tolerances for valve parameter target values, receiving motion parameters. determined depending on the set target value.
操作部材は、油圧シリンダの運動を制御する手段として用いられる。作業機械の操作部材の目標位置は、操作部材の目標ポジション又は目標状態とすることができる。油圧シリンダを動作させるために、操作部材の位置又はポジション又は状態に依存して、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットが制御される。この目的において、操作部材の各位置にそれぞれ、バルブユニットを制御する制御信号又はバルブユニットの状態が対応付けられている。 The operating member is used as means for controlling the movement of the hydraulic cylinder. The target position of the operating member of the work machine can be the target position or target state of the operating member. In order to operate the hydraulic cylinder, the valve unit associated with the hydraulic cylinder is controlled depending on the position or state of the operating member. For this purpose, each position of the operating member is assigned a control signal for controlling the valve unit or a state of the valve unit.
この構成によって、運動パラメータ目標値に最初に、操作部材の目標位置を割り当てることができ、それによって、バルブユニットの制御は、既に作業機械に設けられているソフトウェア及びハードウェアに基づき、操作部材の位置に依存して行うことができる。 With this arrangement, the motion parameter target values can initially be assigned target positions of the operating members, whereby the control of the valve unit is based on the software and hardware already provided on the working machine, of the operating members. It can be done depending on the position.
プログラムコードを備えたコンピュータプログラム製品又はコンピュータプログラムも有利であり、このプログラムコードは、半導体メモリ、ハードディスク記憶装置又は光学記憶装置といった機械可読担体又は機械可読記憶媒体に記憶させることができ、特に、プログラム製品又はプログラムがコンピュータ又は装置において実行されるときに、これまで述べてきた実施形態のうちの1つによる方法のステップを実施、実装及び/又は制御するために、このプログラムコードを用いることができる。 A computer program product or computer program with program code is also advantageous, which program code can be stored on a machine-readable carrier or a machine-readable storage medium, such as a semiconductor memory, a hard disk storage device or an optical storage device; This program code can be used to perform, implement and/or control the steps of the method according to one of the previously described embodiments when the product or program is run on a computer or device. .
次に、本発明について添付の図面に基づき例示的に説明する。 The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
図1には、作業機械、例えばショベルの油圧シリンダを制御する制御ユニット1が概略的に示されている。 FIG. 1 schematically shows a control unit 1 for controlling hydraulic cylinders of a working machine, for example an excavator.
制御ユニット1は、人工ニューラルネットワーク10として構成されたデータに基づくモデル10と、記憶ユニット20と、制限ユニット26と、算出ユニット30とを含む。制御ユニット1は、油圧シリンダの相対速度11として形成された運動パラメータ目標値11に応答して、ショベルのアタッチメントを制御する操作部材の目標位置27又は位置目標値27を求めるように構成されている。制御ユニット1は、さらに、操作部材の目標位置27に基づき、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットのバルブパラメータ目標値29を求めるように構成されており、これにより、求められたバルブパラメータ目標値29に依存して油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットを制御することによって、油圧シリンダが制御される。
The control unit 1 comprises a data-based
人工ニューラルネットワーク10は、油圧シリンダの相対速度目標値11を受信するように構成されている。さらに人工ニューラルネットワーク10は、圧力差分13、15の実際値を受信するように構成されている。圧力差分13は、好ましくは、油圧シリンダのピストン側における圧力と、油圧シリンダのロッド側における圧力との間の圧力差分である。圧力差分15は、油圧シリンダに対応付けられたロードセンシングシステムのLS圧力(ロードセンシング圧力)と、ポンプユニットから作動油の圧力印加のために供給される圧力との間の差分である。
An artificial
しかも人工ニューラルネットワーク10は、受信した値11、13、15に基づき、操作部材の目標位置暫定値21を求めるように構成されている。これに加えて、人工ニューラルネットワーク10は、以下のような係数23、即ち、値11、13、15により特定された油圧シリンダ動作領域における人工ニューラルネットワーク10の品質に対する尺度を表す係数23の、1つ又は複数の値を出力するように構成されている。トレーニングデータセットが多い動作領域においては、この係数は、データに基づくモデルの品質がより高いことからトレーニングデータセットがより少ない動作領域よりも、この領域においては、データに基づくモデルの品質がより低いゆえに、より大きい値を取り得る。
Moreover, the artificial
記憶ユニット20は、相対速度11と操作部材の理想位置又は優勢位置25とによる少なくとも1つの特性曲線を含み、これについては、図3を参照されたい。記憶ユニット20は、油圧シリンダの相対速度目標値11に応答して、操作部材の理想位置又は優勢位置25の値を出力するように構成されている。
The
制限ユニット26は、操作部材の目標位置暫定値21と、操作部材の理想位置25と、係数23とに応答して、操作部材の位置目標値27を出力するように構成されている。この目的において、制限ユニット26は、操作部材の理想位置25の値と係数23とに基づき、操作部材の位置目標値27に対する許容範囲の幅を求めるように構成されている。この許容範囲は、係数23だけ減少させられた理想位置25の値から、係数23だけ増加させられた理想位置25の値まで拡大している。
The limiting
しかも、制限ユニット26は、操作部材の位置目標値27を求める際に、この許容範囲を考慮するように構成されている。この目的において、制限ユニットは、操作部材の位置暫定目標値21が求められた許容範囲内にあるのか許容範囲外にあるのかを求めるように構成されている。操作部材の位置暫定目標値21が許容範囲内にある場合には、目標位置27の値は位置暫定目標値21と一致する。操作部材の位置暫定目標値21が許容範囲外にある場合には、操作部材の位置の目標値27は、油圧シリンダの位置暫定目標値21に対し最小間隔を有する許容範囲の値と一致する。
Moreover, the limiting
算出ユニット30は、可動型作業機械の油圧シリンダを制御する目的で、操作部材の求められた位置目標値27に応答して、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットのバルブパラメータ目標値29を求め、求められたバルブパラメータ目標値29に依存してバルブユニットを制御するように構成されている。
In response to the determined position setpoint values 27 of the operating member, the
図2には、閉ループ制御ユニット2を用いて、作業機械、特にショベルのアタッチメントをデータに基づき閉ループ制御する様子が概略的に示されている。この閉ループ制御は、図1と同様に可動型作業機械の油圧シリンダの、モデルに基づく速度閉ループ制御を含む。油圧シリンダは、作業機械の作業アームに配置されたアタッチメントの運動を発生させるように構成されており、その際に作業機械の作業アームのジョイント同士のジョイント角が変化させられる。
FIG. 2 shows schematically how the closed-
閉ループ制御ユニット2は、姿勢コントローラ32(“pose controller”)、インバースキネマティクス34(“inverse kinematics”)、速度コントローラ36(“velocity controller”)、被制御系38、フォワードキネマティクス40(“direct kinematics”)、1つ又は複数のセンサ42(“sensors”)、及び、モデルに基づくフィルタ44(“modell based filter”)を含む。
The closed-
姿勢コントローラ32は、軌跡生成のための算出ユニット30(“trajectory generator”)により生成された、作業機械におけるアタッチメントのツールセンタポイント(TCP)目標座標31と、受信したTCP実際座標41との差分に応答して、TCP目標速度33を求めるように構成されている。
The
インバースキネマティクス34は、求められたTCP目標速度33に応答して、ジョイント角速度目標値35、又は、作業機械の油圧シリンダ速度目標値35を求めるように構成されている。
速度コントローラ36は、求められたジョイント角速度目標値35に応答して、又は、求められた油圧シリンダ速度目標値35に応答して、調整量目標値37を求めるように構成されている。
The
この目的において、速度コントローラ36は、被制御系38の反転挙動36a(“inverse manipulator behaviour”)及びフィードバック制御装置36b(“Feedback Controller”)を含む。
To this end, the
被制御系38の反転挙動36aは、データに基づくモデル10’として、この実施例においては人工ニューラルネットワーク10’として形成されており、求められた速度目標値35と受信した圧力差分51とに応答して、調整量37を出力するように構成されている。圧力差分51は、油圧シリンダのピストン側における圧力と油圧シリンダのロッド側における圧力との間の圧力差分、及び、油圧シリンダに対応付けられたロードセンシングシステムのLS圧力(ロードセンシング圧力)とポンプユニットから作動油の圧力印加のために供給される圧力との間の差分を表す。
The
フィードバック制御装置36bは、求められた速度目標値35、及び、ジョイント角速度実際値45又は油圧シリンダ速度実際値45に応答して、目標値35と実際値45との間の差分又は偏差に基づき、調整量37を整合させるように構成されている。
A
被制御系38は、求められた調整量目標値37に応答し、その結果として、ジョイントの角度実際値39、又は、油圧シリンダのポジション実際値若しくはセッティングポジション実際値39が発生する。
The controlled
被制御系38は、バルブダイナミック38a(“valve dynamics”)、バルブジオメトリ38b(“valve geometry”)、バルブ横断面38c(“valve cross section”)、及び、油圧シリンダ38d(“hydraulic cylinder”)を含む。被制御系38は、ショベルに配置された油圧シリンダを表し、これはアタッチメントを制御するように構成されている。
The controlled
油圧シリンダに対応付けられたバルブのバルブダイナミック38aに基づき、調整量37に対応するバルブのバルブスプールポジション55まで、バルブが制御される。
Based on the valve dynamic 38a of the valve associated with the hydraulic cylinder, the valve is controlled to the
バルブのバルブジオメトリ38bに基づき、バルブは、結果としてバルブスプールポジション55において、バルブの調量オリフィス絞り横断面57を生じさせる。
Due to the
バルブのバルブ横断面38cと圧力差分51とに基づき、この調量オリフィス絞り横断面57により、結果として、バルブにおける作動油の実際体積流59が発生する。
Due to the
油圧シリンダ38dは、作動油の求められた実際体積流59と、油圧シリンダ38dに作用する負荷力53とに応答して、ジョイント角実際値39又は油圧シリンダの位置実際値を調整するように構成されている。
The
フォワードキネマティクス40を介して、ジョイント角実際値39又は油圧シリンダ速度実際値39から、TCP実際座標41が得られる。
Via
1つ又は複数のセンサ42は、これらのTCP実際座標41を検出するように構成されている。さらに、これらのセンサは、検出された実際座標を電子的に処理可能な信号43に変換するように構成されている。
One or
モデルに基づくフィルタ44は、センサ42の電子的に処理可能な信号43を解析して、TCP実際座標41、ジョイント角実際値39又は油圧シリンダのポジション実際値39、及び、ジョイント角速度実際値45又は油圧シリンダ速度実際値45を求めるように構成されている。モデルに基づくフィルタ44は、さらに、求められたTCP実際座標41を姿勢コントローラ32に、求められたジョイント角実際値39をインバースキネマティクス34に、また、求められたジョイント角速度実際値45を速度コントローラ36に、供給するように構成されている。
A model-based
これまで述べてきた閉ループ制御のために、閉ループ制御実施前に人工ニューラルネットワーク10’がトレーニングされる。 For the closed-loop control described so far, the artificial neural network 10' is trained prior to closed-loop control implementation.
人工ニューラルネットワーク10’は、調整量37、圧力差分51及びジョイント角実際値39と人工ニューラルネットワーク10’により求められたジョイント角63との間の差分61、又は、油圧シリンダのポジション実際値39と人工ニューラルネットワーク10’により求められた油圧シリンダのポジション実際値63との間の差分に応答して、機械学習するように構成されている。即ち、人工ニューラルネットワーク10’は、差分61が可能な限りわずかであるように、好ましくはゼロであるように、機械学習するように構成されている。
The artificial neural network 10' calculates the
図3には、ショベルの操作部材のポジションの頻度が、ショベルの油圧シリンダ目標速度に依存して示されている。この図面は、ショベル動作時に検出された測定データに基づいている。 FIG. 3 shows the frequency of positions of the actuating member of the excavator as a function of the setpoint velocity of the hydraulic cylinder of the excavator. This drawing is based on measurement data detected during excavator operation.
図3の横軸には、ジョイスティックとして構成された操作部材の位置又はセッティングポジションxが記入されている。図3の縦軸には、油圧シリンダの相対速度vが記入されている。 On the horizontal axis of FIG. 3, the position or setting position x of the operating member configured as a joystick is plotted. The relative velocity v of the hydraulic cylinder is plotted on the vertical axis of FIG.
グレーレベルにより相対頻度が記入されており、ショベル動作時にこの頻度で、セッティングポジションxと相対速度vとの対応する値の組合せが発生している。値の組合せの発生頻度は、図3の場合においては、黒から白に向かって、又は、暗から明に向かって、高くなっている。即ち、ある1つの値の組合せは、この値の組合せに対応する図3中のポイントが明るく描かれていればいるほど、頻度が高くなっている。 The gray levels indicate the relative frequency with which the corresponding value combinations of setting position x and relative velocity v occur during excavator operation. The frequency of occurrence of value combinations increases from black to white or from dark to light in the case of FIG. That is, the brighter the point in FIG. 3 corresponding to the combination of values, the higher the frequency of the combination of values.
図3から明らかにされていることは、著しく明るいポイントに対応して、ジョイスティックのセッティングポジション各々について、発生確率が明らかに高くなっている優勢速度が発生しているということである。この速度を理想速度とみなすこともできる。優勢速度を中心に速度軸に対し平行に、ばらつきの形態であると捉えることができる領域又は帯域を識別することができる。このばらつき又はこの領域は、理想のショベルにおいては存在しない。理想の作業機械の場合には、各ジョイスティックポジションを1つの速度に一義的に対応付けることができる一方、作業機械の対応するポンプの制御によって、負荷力の作用が最適に補償される。 What is evident from FIG. 3 is that, corresponding to the markedly bright points, for each joystick setting position a dominant velocity occurs with a significantly higher probability of occurrence. This speed can also be regarded as the ideal speed. Centered around the dominant velocity and parallel to the velocity axis, a region or band can be identified that can be taken as a form of variation. This variation or this region does not exist in an ideal shovel. In the case of an ideal work machine, each joystick position can be uniquely associated with one speed, while the control of the corresponding pump of the work machine optimally compensates for the action of load forces.
この意味において領域又は帯域の幅は、理想的なハイドロリクスからのショベル油圧システムの偏差に対する尺度である。好ましくは、優勢速度は、油圧シリンダが定常状態において到達する速度でもあり、他方、遷移領域においては、例えば、圧力形成中/加速プロセス中においては、異なる速度も発生する。 The width of the region or band in this sense is a measure for the deviation of the excavator hydraulic system from ideal hydraulics. Preferably, the prevailing speed is also the speed that the hydraulic cylinder reaches in steady state, while also different speeds occur in transition regions, eg during pressure build-up/acceleration processes.
図4には、可動型作業機械の油圧シリンダを制御する方法のフローチャートが示されている。この方法には、その全体として、参照符号100が付されている。 FIG. 4 shows a flowchart of a method for controlling hydraulic cylinders of a mobile work machine. This method is generally referenced 100 .
ステップ110において、油圧シリンダの運動パラメータ目標値が、可動型作業機械の制御ユニットによって受信される。
At
ステップ120において、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットのバルブパラメータ目標値が、受信した運動パラメータ目標値に依存して求められる。バルブパラメータ目標値は、データに基づくモデル、特に人工ニューラルネットワークを用い、かつ、バルブパラメータ目標値に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲を考慮しながら、制御ユニットによって求められる。
In
ステップ130において、可動型作業機械の油圧シリンダを制御する目的で、油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットが、求められたバルブパラメータ目標値に依存して、制御ユニットにより制御される。
In
ある1つの実施例に、第1の特徴と第2の特徴との「及び/又は」結合が含まれている場合には、このことは、この実施例は、ある1つの実施形態によれば、第1の特徴も第2の特徴も有し、他の実施形態によれば、第1の特徴だけ又は第2の特徴だけを有するということであると解釈されたい。 If an embodiment includes "and/or" a combination of a first feature and a second feature, this means that, according to one embodiment, this embodiment , having both the first characteristic and the second characteristic, and according to other embodiments, only the first characteristic or only the second characteristic.
Claims (14)
前記油圧シリンダの運動パラメータ目標値(11)を制御ユニット(1)によって受信するステップ(110)と、
前記油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットのバルブパラメータ目標値(29)を、受信した前記運動パラメータ目標値(11)に依存して、データに基づくモデル(10)、特に人工ニューラルネットワーク(10)を用い、かつ、前記バルブパラメータ目標値(29)に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲を考慮しながら、前記制御ユニット(1)によって求めるステップ(120)と、
前記作業機械、特に可動型作業機械の前記油圧シリンダを制御するために、前記油圧シリンダに対応付けられた前記バルブユニットを、求められた前記バルブパラメータ目標値に依存して、前記制御ユニット(1)により制御するステップ(130)と、
を含む方法(100)。 A method (100) for controlling hydraulic cylinders of a work machine, particularly a mobile work machine, comprising:
receiving (110) by a control unit (1) a motion parameter target value (11) of said hydraulic cylinder;
a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), for determining valve parameter target values (29) of the valve unit associated with said hydraulic cylinder in dependence on said received motion parameter target values (11); and taking into account pre-set and/or pre-settable tolerances for the valve parameter target value (29), determining (120) by said control unit (1);
In order to control the hydraulic cylinders of the working machine, in particular of a mobile working machine, the valve units associated with the hydraulic cylinders are activated in dependence on the determined valve parameter setpoint values in the control unit (1 ) controlling (130) by
A method (100) comprising:
請求項1に記載の方法(100)。 The step of determining (120) said valve parameter target value (29) comprises determining a valve parameter provisional target value, wherein depending on said provisional target value, said valve parameter target value (29) is converted to a determined target value ( 27) is within a preset and/or presettable tolerance for said valve parameter target value (29);
The method (100) of claim 1.
請求項1又は2に記載の方法(100)。 said tolerance range represents a permitted value range for said valve parameter, said permitted value range depending on the value of said motion parameter (11);
A method (100) according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の方法(100)。 Said permitted value range also depends on the actual values of other parameters (13, 15), in particular said movement parameters and/or pressure and/or speed and /or depending on the actual value of the time derivative of temperature,
The method (100) of claim 3.
前記ステップのうちのいずれか1つに記載の方法(100)。 determining said tolerance for said valve parameter target value (27), said tolerance determined by the frequency of exceeding a preset and/or presettable threshold during operation of said hydraulic cylinder; containing the values of the valve parameters,
The method (100) of any one of the preceding steps.
前記ステップのうちのいずれか1つに記載の方法(100)。 said tolerance range for said valve parameter target value (29) is a subrange of a technically realizable value range for said valve parameter,
The method (100) of any one of the preceding steps.
前記ステップのうちのいずれか1つに記載の方法(100)。 Said valve parameter target value (29) further depends on at least one other parameter (13, 15), in particular said motion parameter and/or pressure and/or rotation of said hydraulic cylinder and/or said work machine. depending on the number and/or the time derivative of the temperature,
The method (100) of any one of the preceding steps.
前記アタッチメントの目標ポジションを制御ユニット(1)により受信するステップと、
前記油圧シリンダの運動パラメータ目標値(11)を、受信した前記アタッチメント目標ポジションに依存して前記制御ユニット(1)により求めるステップと、
前記油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットのバルブパラメータ目標値(29)を、受信した前記運動パラメータ目標値(11)に依存して、データに基づくモデル(10)、特に人工ニューラルネットワーク(10)を用い、かつ、前記バルブパラメータ目標値(29)に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲を考慮しながら、前記制御ユニット(1)によって求めるステップ(120)と、
前記作業機械、特に可動型作業機械の前記アタッチメントを、前記油圧シリンダの制御によって制御するために、前記油圧シリンダに対応付けられた前記バルブユニットを、求められた前記バルブパラメータ目標値(29)に依存して、前記制御ユニット(1)により制御するステップ(130)と、
を含む方法。 A method of controlling an attachment of a work machine, particularly a mobile work machine, said attachment being movable relative to said work machine by means of a hydraulic cylinder, comprising:
receiving a target position of said attachment by a control unit (1);
determining by the control unit (1) a motion parameter target value (11) of the hydraulic cylinder in dependence on the received attachment target position;
a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), for determining valve parameter target values (29) of the valve unit associated with said hydraulic cylinder in dependence on said received motion parameter target values (11); and taking into account pre-set and/or pre-settable tolerances for the valve parameter target value (29), determining (120) by said control unit (1);
for controlling the attachment of the working machine, in particular of the mobile working machine, by controlling the hydraulic cylinder, the valve unit associated with the hydraulic cylinder is adjusted to the determined valve parameter target value (29). dependently controlling (130) by said control unit (1);
method including.
請求項8に記載の方法。 Said step (120) of determining said valve parameter target value (29) comprises determining a target position (27) of an operating member, in particular a joystick, of said work machine, said valve parameter target value (29) using the determined target position (27) of the member;
9. The method of claim 8.
前記油圧シリンダの運動パラメータ目標値(11)を受信し、
前記油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットのバルブパラメータ目標値(29)を、受信した前記運動パラメータ目標値(11)に依存して、データに基づくモデル(10)、特に人工ニューラルネットワーク(10)を用い、かつ、前記バルブパラメータ目標値(29)に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲を考慮しながら求め、
前記作業機械、特に可動型作業機械の前記油圧シリンダを制御するために、前記油圧シリンダに対応付けられた前記バルブユニットを、求められた前記バルブパラメータ目標値(29)に依存して制御する
ように構成されている、制御ユニット(1)。 A control unit (1) for controlling a working machine, in particular a hydraulic cylinder of a mobile working machine, said control unit (1) comprising:
receiving a motion parameter target value (11) for said hydraulic cylinder;
a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), for determining valve parameter target values (29) of the valve unit associated with said hydraulic cylinder in dependence on said received motion parameter target values (11); and taking into account pre-set and/or pre-settable tolerances for said valve parameter target value (29),
for controlling the hydraulic cylinder of the working machine, in particular of a mobile working machine, to control the valve unit associated with the hydraulic cylinder in dependence on the determined valve parameter target value (29). A control unit (1), comprising:
前記アタッチメントの目標ポジションを受信し、
前記油圧シリンダの運動パラメータ目標値(11)を、受信した前記アタッチメント目標ポジションに依存して求め、
前記油圧シリンダに対応付けられたバルブユニットのバルブパラメータ目標値(29)を、受信した前記運動パラメータ目標値(11)に依存して、データに基づくモデル(10)、特に人工ニューラルネットワーク(10)を用い、かつ、前記バルブパラメータ目標値(29)に対して予め設定された及び/又は予め設定可能な許容範囲を考慮しながら求め、
前記作業機械、特に可動型作業機械の前記アタッチメントを、前記油圧シリンダの制御によって制御するために、前記油圧シリンダに対応付けられた前記バルブユニットを、求められた前記バルブパラメータ目標値(29)に依存して制御する
ように構成されている、制御ユニット(1)。 A control unit (1) for controlling an attachment of a working machine, in particular a mobile working machine, said attachment being movable relative to said working machine by means of a hydraulic cylinder, wherein The control unit (1) is
receiving a target position for the attachment;
determining a motion parameter target value (11) of said hydraulic cylinder in dependence on said received attachment target position;
a data-based model (10), in particular an artificial neural network (10), for determining valve parameter target values (29) of the valve unit associated with said hydraulic cylinder in dependence on said received motion parameter target values (11); and taking into account pre-set and/or pre-settable tolerances for said valve parameter target value (29),
for controlling the attachment of the working machine, in particular of the mobile working machine, by controlling the hydraulic cylinder, the valve unit associated with the hydraulic cylinder is adjusted to the determined valve parameter target value (29). A control unit (1) configured to control dependently.
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