JP3479451B2 - Control method and control device for hydraulic pump - Google Patents
Control method and control device for hydraulic pumpInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油圧ショベ
ルなどの建設機械に搭載されているエンジンおよび油圧
ポンプなどで構成されるパワーユニット系に適用される
油圧ポンプの制御方法および制御装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic pump control method and control device applied to a power unit system including an engine and a hydraulic pump mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator. .
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、この種の油圧ショベルは、エン
ジン動力で駆動する第1および第2の可変容量型油圧ポ
ンプを備えるとともに、これらの第1および第2の油圧
ポンプの吐出圧油を、レバー操作量に応じて開度量が変
化するコントロール弁を介して複数の油圧アクチュエー
タに供給すべく構成されている。2. Description of the Related Art Generally, a hydraulic excavator of this type includes first and second variable displacement hydraulic pumps driven by engine power, and discharges pressure oil from the first and second hydraulic pumps. It is configured to supply to a plurality of hydraulic actuators via a control valve whose opening amount changes according to the lever operation amount.
【0003】図11において、1は建設機械としての油
圧ショベルであって、この油圧ショベル1には、上部旋
回体2を旋回させる旋回モータ(図示せず)、ブーム3
を作動させるブームシリンダ4、スティック5を作動さ
せるスティックシリンダ6、バケット7を作動させるバ
ケットシリンダ8などの油圧アクチュエータが設けられ
ている。In FIG. 11, reference numeral 1 denotes a hydraulic excavator as a construction machine. The hydraulic excavator 1 has a swing motor (not shown) for swinging an upper swing body 2 and a boom 3.
There are provided hydraulic actuators such as a boom cylinder 4 for operating the, a stick cylinder 6 for operating the stick 5, and a bucket cylinder 8 for operating the bucket 7.
【0004】これらの複合的に操作される複数の油圧ア
クチュエータに過不足なく圧油を供給するには、エンジ
ンの目標回転数に実回転数が追従すべく、ポンプ吸収馬
力(あるいは吸収トルク)をエンジン馬力(あるいはエ
ンジントルク)に対してバランス良く制御することが要
求される。In order to supply pressure oil to these plural hydraulic actuators that are operated in a complex manner without excess or deficiency, the pump absorption horsepower (or absorption torque) is adjusted so that the actual rotation speed follows the target rotation speed of the engine. It is required to control engine horsepower (or engine torque) in good balance.
【0005】図12は、従来のパワーユニット系のブロ
ック図を示したものである。この図12において、9,
10は、エンジン11の動力により駆動されて前記複数の油
圧アクチュエータに圧油を供給する第1および第2の可
変容量型の油圧ポンプであって、これらの第1および第
2の油圧ポンプ9,10は、斜板9a,10a の斜板角変位に
基づいてポンプ吐出流量が変化する斜板式アキシャルピ
ストンポンプで構成されている。FIG. 12 is a block diagram of a conventional power unit system. In FIG. 12, 9,
Reference numeral 10 denotes first and second variable displacement hydraulic pumps that are driven by the power of the engine 11 to supply pressure oil to the plurality of hydraulic actuators. These first and second hydraulic pumps 9, Reference numeral 10 is a swash plate type axial piston pump in which the pump discharge flow rate changes based on the swash plate angular displacement of the swash plates 9a and 10a.
【0006】前記斜板9a,10a は、それぞれのポンプレ
ギュレータ12,13によって変位させられる。これらのポ
ンプレギュレータ12,13は、電磁比例減圧弁14から出力
される制御圧力Ps と、コントロール弁の通過圧油がタ
ンクに流れる回路の圧力と、油圧ポンプ9,10の吐出部
の回路圧力とにより制御される。The swash plates 9a and 10a are displaced by respective pump regulators 12 and 13. These pump regulators 12 and 13 control the pressure Ps output from the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14, the pressure of the circuit through which the pressure oil passing through the control valve flows to the tank, and the circuit pressure of the discharge portion of the hydraulic pumps 9 and 10. Controlled by.
【0007】各油圧ポンプ9,10の吐出回路中には、油
圧アクチュエータへの圧油流量および方向を切換えるパ
イロット操作形のコントロール弁15,17が設けられ、こ
れらのコントロール弁15,17を通過する圧油がタンクに
流込む油圧回路には、油圧ポンプ9,10から供給される
作動油圧を設定するためのリリーフ弁16,18がそれぞれ
設けられている。In the discharge circuits of the hydraulic pumps 9 and 10, pilot-operated control valves 15 and 17 for switching the flow rate and direction of pressure oil to the hydraulic actuator are provided, and these control valves 15 and 17 are passed through. Relief valves 16 and 18 for setting the operating hydraulic pressures supplied from the hydraulic pumps 9 and 10 are provided in the hydraulic circuits in which the pressure oil flows into the tanks, respectively.
【0008】コントロール弁15,17のパイロット操作部
には、操作レバーにより手動制御される減圧弁(以下、
この減圧弁を「リモコン弁」という)19,20が接続さ
れ、これらのリモコン弁19,20のレバー操作量に応じた
パイロット操作圧力が前記コントロール弁15,17に伝達
される。At the pilot operating parts of the control valves 15 and 17, a pressure reducing valve (hereinafter,
This pressure reducing valve is referred to as a "remote control valve" 19 and 20, and pilot operation pressure corresponding to the lever operation amount of these remote control valves 19 and 20 is transmitted to the control valves 15 and 17.
【0009】そして、リモコン弁19,20のレバー操作量
がゼロの場合、油圧ポンプ9,10から吐出される圧油は
コントロール弁15,17と、リリーフ弁16,18を介してタ
ンク26に流れ込む。このとき、リリーフ弁16,18の入口
圧力はリリーフ設定圧力になる。一方、リモコン弁19,
20をレバー操作すると、コントロール弁15,17を通過し
た圧油は油圧アクチュエータに供給され、リリーフ弁1
6,18を通過する圧油が無くなるため、リリーフ弁16,1
8の入口圧力はタンク圧近くまで低下する。すなわち、
レバー操作量により前記リリーフ弁16,18の入口圧力が
変化し、上記圧力がポンプレギュレータ12,13に伝達さ
れることになる。When the lever operation amount of the remote control valves 19 and 20 is zero, the pressure oil discharged from the hydraulic pumps 9 and 10 flows into the tank 26 via the control valves 15 and 17 and the relief valves 16 and 18. . At this time, the inlet pressure of the relief valves 16 and 18 becomes the relief set pressure. On the other hand, the remote control valve 19,
When the lever 20 is operated, the pressure oil that has passed through the control valves 15 and 17 is supplied to the hydraulic actuator, and the relief valve 1
Since there is no pressure oil passing through 6 and 18, relief valves 16 and 1
The inlet pressure of 8 drops to near the tank pressure. That is,
The inlet pressure of the relief valves 16 and 18 changes depending on the lever operation amount, and the pressure is transmitted to the pump regulators 12 and 13.
【0010】この図12において、センサからの検出信
号を入力して前記電磁比例減圧弁14に指令信号を出力す
るコントローラ30が設けられている。このコントローラ
30へのセンサ信号は、エンジン11の実回転数を検出する
回転数センサ22と、油圧ポンプ9,10が圧油を吐出して
いるか否かを判定するための圧力スイッチ31であり、コ
ントローラ30は、エンジン実回転数が目標回転数に追従
するように油圧ポンプの吸収馬力(あるいはトルク)を
制御すべく、ポンプレギュレータ12,13への制御圧力P
s となる指令信号(電気信号)を出力する。In FIG. 12, a controller 30 for inputting a detection signal from a sensor and outputting a command signal to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14 is provided. This controller
The sensor signal to 30 is a rotation speed sensor 22 that detects the actual rotation speed of the engine 11 and a pressure switch 31 that determines whether or not the hydraulic pumps 9 and 10 are discharging pressure oil. Is a control pressure P to the pump regulators 12 and 13 in order to control the absorption horsepower (or torque) of the hydraulic pump so that the actual engine speed follows the target speed.
Outputs the command signal (electrical signal) that becomes s.
【0011】この制御圧力Ps の指令信号は、電磁比例
減圧弁14で電油変換されてポンプレギュレータ12,13を
制御する油圧すなわち制御圧力Ps となり、この制御圧
力Ps によりポンプレギュレータ12,13を操作する。The command signal of the control pressure Ps is converted into oil pressure by the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14 and becomes a hydraulic pressure for controlling the pump regulators 12, 13, that is, the control pressure Ps. The control pressure Ps operates the pump regulators 12, 13. To do.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】この従来の馬力(トル
ク)制御方法によれば、リモコン弁19,20によるコント
ロール弁15,17の操作量あるいは操作量に相当する信号
がコントローラ30に入力されない。According to this conventional horsepower (torque) control method, the operation amount of the control valves 15, 17 by the remote control valves 19, 20 or a signal corresponding to the operation amount is not input to the controller 30.
【0013】そのため、レバー操作直後あるいは微操作
時のエンジン出力とポンプ吸収トルクとのバランスがく
ずれ、エンジン目標回転数に対する実回転数の変動が大
きくなってしまう。Therefore, the balance between the engine output and the pump absorption torque immediately after the lever operation or at the time of the fine operation is lost, and the fluctuation of the actual rotation speed with respect to the engine target rotation speed becomes large.
【0014】また、コントローラ30の調整は油圧ショベ
ルの機種が異なると、その度にチューニングを行う必要
があり、要するに制御プログラムの一部を各機種ごとに
修正する必要が生じる。Further, when the model of the hydraulic excavator is different, the controller 30 needs to be tuned each time the model of the hydraulic excavator is different. In short, a part of the control program needs to be modified for each model.
【0015】さらに、油圧ショベルは同じ機種でも個体
差がある。また、例えば寒冷地、温暖地などのように作
業環境も異なったり、エンジンに使用する燃料も変える
場合がある。Further, there are individual differences in hydraulic excavators even if they are of the same model. In addition, the working environment may be different, such as in cold regions or warm regions, or the fuel used for the engine may be changed.
【0016】このように個体差、作業環境および条件が
異なると、油圧ショベルを出荷する前に行ったチューニ
ングでは適応できず、エンジン目標回転数に対する実回
転数の変動が大きくなって操作性を損なうことになって
しまう。If the individual differences, working environment and conditions are different as described above, the tuning performed before shipping the hydraulic excavator cannot be applied, and the fluctuation of the actual rotation speed with respect to the engine target rotation speed becomes large, impairing the operability. I will end up.
【0017】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、建設機械の個体差や、異なる作業環境にも柔軟に
適応し、さらに建設機械の機種が異なっても同一の制御
プログラムで対応できる油圧ポンプの制御方法および制
御装置を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above points, and can be flexibly adapted to individual differences of construction machines and different working environments, and the same control program can be applied to different types of construction machines. An object of the present invention is to provide a control method and a control device for a hydraulic pump that can be used.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された発
明は、エンジン回転数と、エンジンにより駆動される可
変容量型の油圧ポンプから吐出される圧油のポンプ吐出
圧力と、油圧ポンプからアクチュエータに供給される圧
油の方向および流量を制御するコントロール弁の操作量
に相当する信号とから、運転中の油圧ポンプの流量変化
を予測し、この予測される油圧ポンプの流量変化から油
圧ポンプの制御出力トルクを演算し、この制御出力トル
クに基づいて油圧ポンプを制御する油圧ポンプの制御方
法である。According to the invention described in claim 1, an engine speed, a pump discharge pressure of pressure oil discharged from a variable displacement hydraulic pump driven by the engine, and a hydraulic pump. The flow rate change of the hydraulic pump during operation is predicted from the signal corresponding to the operation amount of the control valve that controls the direction and flow rate of the pressure oil supplied to the actuator, and the hydraulic pump is predicted from the predicted flow rate change of the hydraulic pump. Is a control method for the hydraulic pump, in which the control output torque is calculated and the hydraulic pump is controlled based on the control output torque.
【0019】これにより、エンジン回転数、ポンプ吐出
圧力およびコントロール弁の操作量相当信号から、運転
中の油圧ポンプの流量を精度良く予測し、コントロール
弁を操作した直後あるいは微操作時のエンジン出力とポ
ンプ吸収トルクとのバランスがくずれないように、エン
ジン目標回転数に実回転数を追従させたり、エンジン目
標回転数付近で実回転数を安定に整定させる。This makes it possible to accurately predict the flow rate of the hydraulic pump during operation from the engine speed, the pump discharge pressure, and the signal corresponding to the operation amount of the control valve. The actual engine speed is made to follow the engine target engine speed or the actual engine speed is settled stably near the engine target engine speed so that the balance with the pump absorption torque is not lost.
【0020】請求項2に記載された発明は、請求項1記
載の油圧ポンプの制御方法において、複数の油圧ポンプ
から吐出される圧油のポンプ吐出圧力および総予測流量
の各範囲に対する適合度と、エンジン目標回転数に対応
する規範回転数に対するエンジン実回転数の回転数誤差
との積により、油圧ポンプの制御出力トルクを演算し、
運転中の油圧ポンプの出力状態およびエンジンの回転数
誤差に応じて油圧ポンプの制御出力トルクを操作する油
圧ポンプの制御方法である。According to a second aspect of the present invention, in the control method for the hydraulic pump according to the first aspect, the compatibility of the pressure oil discharged from the plurality of hydraulic pumps with respect to each range of the pump discharge pressure and the total predicted flow rate is shown. , The control output torque of the hydraulic pump is calculated by the product of the rotational speed error of the actual engine rotational speed and the reference rotational speed corresponding to the engine target rotational speed,
A method for controlling a hydraulic pump, which operates a control output torque of the hydraulic pump according to an output state of the hydraulic pump during operation and an error in the number of revolutions of the engine.
【0021】これにより、運転中のポンプの出力状態お
よびエンジン回転数誤差に応じて油圧ポンプの制御出力
トルクを操作でき、建設機械の機種、個体差などによる
ポンプの出力状態が変化したり、作業環境変化(例えば
寒冷地、温暖地など)や、エンジン燃料変化によるエン
ジン特性に伴うエンジン回転数の動特性が変化しても、
学習演算により各建設機械に応じた油圧ポンプの制御が
可能になる。さらに、学習演算により、建設機械の機種
が異なっても、同じ制御プログラムで対応が可能にな
り、機種毎の制御プログラムの変更作業が無くなる。Thus, the control output torque of the hydraulic pump can be manipulated according to the output state of the pump during operation and the error in the engine speed, and the output state of the pump changes depending on the model of the construction machine, individual differences, etc. Even if the dynamic characteristics of the engine speed change due to engine characteristics due to environmental changes (for example, cold regions, warm regions, etc.) or engine fuel changes,
The learning calculation enables control of the hydraulic pump according to each construction machine. Further, by the learning calculation, the same control program can be used even if the model of the construction machine is different, and the work of changing the control program for each model is eliminated.
【0022】請求項3に記載された発明は、請求項1記
載の油圧ポンプの制御方法において、エンジン目標回転
数に対するエンジン実回転数の回転数誤差およびエンジ
ン実回転数の時間当りの回転数変化量の各範囲に対する
適合度と、回転数誤差および回転数変化量から算出され
る換算誤差との積により、油圧ポンプの制御出力トルク
を演算し、運転中の油圧ポンプの特性、エンジンの回転
数誤差および回転数変化量に応じて油圧ポンプの制御出
力トルクを操作する油圧ポンプの制御方法である。According to a third aspect of the present invention, in the hydraulic pump control method according to the first aspect, the rotational speed error of the actual engine rotational speed with respect to the engine target rotational speed and the rotational speed change of the actual engine rotational speed over time. The control output torque of the hydraulic pump is calculated from the product of the goodness of fit for each range of the quantity and the conversion error calculated from the rotation speed error and the rotation speed change amount, the characteristics of the hydraulic pump during operation, the engine speed A method for controlling a hydraulic pump, which operates a control output torque of the hydraulic pump according to an error and a rotational speed change amount.
【0023】これにより、運転中のポンプの特性に応じ
て、また、エンジンの回転数誤差と時間当りの回転数変
化量に応じて油圧ポンプの制御出力トルクを操作でき
る。すなわち、建設機械の機種、個体差などによりポン
プの出力状態が変化したり、作業環境変化(例えば寒冷
地、温暖地など)やエンジン燃料変化による、エンジン
特性に伴うエンジン回転数の動特性が変化しても、学習
演算により各建設機械に応じた油圧ポンプの制御が可能
になる。さらに、前記学習演算により、建設機械の機種
が異なっても、同じ制御プログラムで対応が可能にな
り、機種毎の制御プログラムの変更作業が無くなる。Thus, the control output torque of the hydraulic pump can be manipulated according to the characteristics of the pump during operation, and also according to the error in the engine speed and the amount of change in the engine speed per unit time. In other words, the output characteristics of the pump change due to the type of construction equipment, individual differences, etc., and the dynamic characteristics of the engine speed change with the engine characteristics due to changes in the work environment (eg cold regions, warm regions, etc.) and engine fuel changes. Even if it does, it becomes possible to control the hydraulic pump according to each construction machine by the learning calculation. Further, by the learning calculation, even if the model of the construction machine is different, the same control program can be used, and the work of changing the control program for each model is eliminated.
【0024】請求項4に記載された発明は、エンジン
と、このエンジンにより駆動される複数の可変容量型の
油圧ポンプと、これらの油圧ポンプから吐出された圧油
の方向および流量を制御する複数のコントロール弁と、
これらのコントロール弁を経てアクチュエータに供給さ
れる圧油の圧力を設定する複数のリリーフ弁と、エンジ
ン回転数と、油圧ポンプから吐出される圧油のポンプ吐
出圧力と、リリーフ弁の入口におけるリリーフ圧力とか
ら、運転中の油圧ポンプの流量変化を予測し、油圧ポン
プの制御出力トルクを演算して出力するコントローラ
と、このコントローラの出力信号を制御圧力に変換する
電油変換弁と、制御圧力、リリーフ圧力およびポンプ吐
出圧力により油圧ポンプの吐出流量調整手段を制御する
ポンプレギュレータとを具備した油圧ポンプの制御装置
である。According to a fourth aspect of the present invention, an engine, a plurality of variable displacement hydraulic pumps driven by the engine, and a plurality of units for controlling the direction and flow rate of the pressure oil discharged from these hydraulic pumps. Control valve of
A plurality of relief valves that set the pressure of the pressure oil supplied to the actuator via these control valves, the engine speed, the pump discharge pressure of the pressure oil discharged from the hydraulic pump, and the relief pressure at the inlet of the relief valve. From, the flow rate change of the hydraulic pump during operation is predicted, the controller that calculates and outputs the control output torque of the hydraulic pump, the electro-hydraulic conversion valve that converts the output signal of this controller into the control pressure, the control pressure, A control device for a hydraulic pump, comprising a pump regulator for controlling a discharge flow rate adjusting means of the hydraulic pump according to a relief pressure and a pump discharge pressure.
【0025】これにより、コントローラに、エンジン回
転数、ポンプ吐出圧力と、コントロール弁の操作量ある
いは操作量に相当する信号とを入力し、コントローラに
て運転中の油圧ポンプの流量を予測し、油圧ポンプの制
御出力トルクを演算してコントローラの出力信号を電油
変換弁に出力し、電油変換弁から出力された制御圧力、
リリーフ圧力およびポンプ吐出圧力により、ポンプレギ
ュレータで油圧ポンプの吐出流量調整手段を制御する
と、運転中の油圧ポンプの流量を精度良く予測すること
ができ、レバー操作直後あるいは微操作時のエンジン出
力とポンプ吸収トルクとのバランスを崩すことなく、エ
ンジン目標回転数に実回転数を追従させることができ
る。As a result, the engine speed, pump discharge pressure, and the operation amount of the control valve or a signal corresponding to the operation amount are input to the controller, and the controller predicts the flow rate of the hydraulic pump during operation, The control output torque of the pump is calculated, the output signal of the controller is output to the electro-hydraulic conversion valve, and the control pressure output from the electro-oil conversion valve,
By controlling the discharge flow rate adjusting means of the hydraulic pump with the pump regulator based on the relief pressure and the pump discharge pressure, it is possible to accurately predict the flow rate of the hydraulic pump during operation. The actual engine speed can be made to follow the engine target engine speed without losing the balance with the absorption torque.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図1乃至図11
に示された実施形態を参照しながら説明する。なお、図
11に示された油圧ショベルの説明は既に行ったので省
略するとともに、図12に示された従来のパワーユニッ
ト系と同様の部分には同一の符号を付する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to FIGS.
Will be described with reference to the embodiment shown in FIG. Since the hydraulic excavator shown in FIG. 11 has already been described, the description thereof is omitted and the same parts as those of the conventional power unit system shown in FIG. 12 are designated by the same reference numerals.
【0027】先ず、図1乃至図7は、本発明に係る実施
の一形態を示し、特に、図5乃至図7は、パワーユニッ
ト系のコントローラによりファジィ推論を実行する場合
の第1実施形態を示す。First, FIGS. 1 to 7 show an embodiment according to the present invention, and in particular, FIGS. 5 to 7 show a first embodiment in the case of executing fuzzy inference by a controller of a power unit system. .
【0028】図1は本発明のパワーユニット系に関する
構成を示すブロック図である。この図1において、9,
10は、エンジン11の動力により駆動されて前記複数の油
圧アクチュエータに圧油を供給する第1および第2の可
変容量型の油圧ポンプであって、これらの第1の油圧ポ
ンプ9および第2の油圧ポンプ10は、それぞれ吐出流量
調整手段としての斜板9a,10a を有し、これらの斜板9
a,10a の傾転角を可変制御することにより、各ポンプ
吐出流量が変化する斜板式アキシャルピストンポンプで
構成されている。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the power unit system of the present invention. In FIG. 1, 9,
Reference numeral 10 denotes first and second variable displacement hydraulic pumps that are driven by the power of the engine 11 to supply pressure oil to the plurality of hydraulic actuators. The hydraulic pump 10 has swash plates 9a, 10a as the discharge flow rate adjusting means.
It is composed of a swash plate type axial piston pump in which the discharge flow rate of each pump changes by variably controlling the tilt angles of a and 10a.
【0029】前記斜板9a,10a は、それぞれのポンプレ
ギュレータ12,13によって変位させられる。これらのポ
ンプレギュレータ12,13は、電油変換弁としての電磁比
例減圧弁14から出力される制御圧力Ps と、コントロー
ル弁15,17を通過した圧油がタンクに流れる回路の圧力
と、油圧ポンプ9,10の吐出部の回路圧力とにより制御
される。The swash plates 9a and 10a are displaced by respective pump regulators 12 and 13. These pump regulators 12 and 13 are the control pressure Ps output from the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14 as an electro-oil conversion valve, the pressure of the circuit in which the pressure oil passing through the control valves 15 and 17 flows to the tank, and the hydraulic pump. It is controlled by the circuit pressures of the discharge units 9 and 10.
【0030】各油圧ポンプ9,10の吐出回路中には、油
圧アクチュエータへの圧油流量および方向を制御するパ
イロット操作形のコントロール弁15,17が設けられ、こ
れらのコントロール弁15,17を通過する圧油がタンクに
流込む油圧回路には、油圧ポンプ9,10から供給される
作動油圧を設定するためのリリーフ弁16,18がそれぞれ
設けられている。Pilot-operated control valves 15 and 17 for controlling the flow rate and direction of pressure oil to the hydraulic actuator are provided in the discharge circuits of the hydraulic pumps 9 and 10 and pass through these control valves 15 and 17. Relief valves 16 and 18 for setting operating hydraulic pressures supplied from the hydraulic pumps 9 and 10 are provided in the hydraulic circuits through which the pressure oil that flows into the tanks, respectively.
【0031】コントロール弁15,17のパイロット操作部
には、操作レバーにより手動制御される減圧弁(以下、
この減圧弁を「リモコン弁」という)19,20がパイロッ
トラインにより接続され、これらのリモコン弁19,20の
レバー操作量に応じたパイロット操作圧力が前記コント
ロール弁15,17に伝達され、コントロール弁15,17の各
スプールが変位する。At the pilot operating parts of the control valves 15 and 17, a pressure reducing valve (hereinafter,
This pressure reducing valve is referred to as a "remote control valve" 19 and 20 are connected by a pilot line, and the pilot operation pressure corresponding to the lever operation amount of these remote control valves 19 and 20 is transmitted to the control valves 15 and 17, and the control valve Each spool of 15 and 17 is displaced.
【0032】そして、レバー操作のリモコン弁19,20に
よるコントロール弁15,17の操作量がゼロの場合、油圧
ポンプ9,10から吐出される圧油は、コントロール弁1
5,17およびリリーフ弁16,18を経てタンク26に流れ込
む。このとき、リリーフ弁16,18の入口圧力はリリーフ
設定圧力になる。When the operation amount of the control valves 15 and 17 by the lever-operated remote control valves 19 and 20 is zero, the pressure oil discharged from the hydraulic pumps 9 and 10 is the control valve 1.
It flows into the tank 26 through 5, 17 and the relief valves 16, 18. At this time, the inlet pressure of the relief valves 16 and 18 becomes the relief set pressure.
【0033】一方、リモコン弁19,20をレバー操作する
と、リモコン弁19,20からのパイロット圧によりコント
ロール弁15,17のスプールが変位し、油圧ポンプ9,10
から吐出された圧油はコントロール弁15,17を通過して
油圧アクチュエータに供給され、リリーフ弁16,18を通
過する圧油が無くなるため、リリーフ弁16,18の入口圧
力はタンク圧近くまで低下する。On the other hand, when the remote control valves 19 and 20 are operated by levers, the spools of the control valves 15 and 17 are displaced by the pilot pressure from the remote control valves 19 and 20, and the hydraulic pumps 9 and 10 are displaced.
The pressure oil discharged from the valve passes through the control valves 15 and 17 and is supplied to the hydraulic actuator. The pressure oil that passes through the relief valves 16 and 18 disappears, so the inlet pressure of the relief valves 16 and 18 drops to near the tank pressure. To do.
【0034】すなわち、リモコン弁19,20のレバー操作
量により前記リリーフ弁16,18の入口圧力が変化し、こ
れらのリリーフ弁16,18の入口におけるリリーフ圧力P
r1,Pr2がポンプレギュレータ12,13に伝達されること
になる。That is, the inlet pressure of the relief valves 16 and 18 changes depending on the lever operation amount of the remote control valves 19 and 20, and the relief pressure P at the inlets of these relief valves 16 and 18 is changed.
r1 and Pr2 are transmitted to the pump regulators 12 and 13.
【0035】この図1において、21はコントローラであ
り、このコントローラ21には、エンジン実回転数Ne を
検出する回転数センサ22の検出信号、油圧ポンプ9,10
から吐出されるポンプ吐出圧力Pp を検出する圧力セン
サ23の検出信号、前記リリーフ弁16,18の入口における
リリーフ圧力Pr1,Pr2を検出する圧力センサ24,25の
検出信号がそれぞれ入力され、このコントローラ21よ
り、電磁比例減圧弁14に入力される指令信号を出力す
る。In FIG. 1, reference numeral 21 is a controller. The controller 21 has a detection signal from a rotation speed sensor 22 for detecting an actual engine rotation speed Ne and hydraulic pumps 9 and 10.
The detection signals of the pressure sensor 23 for detecting the pump discharge pressure Pp discharged from the pump and the detection signals of the pressure sensors 24, 25 for detecting the relief pressures Pr1, Pr2 at the inlets of the relief valves 16, 18 are respectively inputted, and this controller is inputted. 21 outputs a command signal input to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14.
【0036】コントローラ21は、図5に示されるよう
に、一方のコントロール弁15を通過する圧油のリリーフ
圧力Pr1、ポンプ吐出圧力Pp およびコントローラ21か
ら電磁比例減圧弁14に出力された前ステップの制御圧力
Ps の指令信号より第1の油圧ポンプ9の吐出流量Q1
を予測する第1ポンプ吐出油量予測演算部50と、他方の
コントロール弁17を通過する圧油のリリーフ圧力Pr2、
ポンプ吐出圧力Pp および前ステップの制御圧力Ps の
指令信号より第2の油圧ポンプ10の吐出流量Q2を予測
する第2ポンプ吐出油量予測演算部51と、得られた両方
の予測吐出流量Q1 ,Q2 より総予測流量Qを算出する
総流量予測演算部52と、ポンプ吐出圧力Pp および総予
測流量Qからファジィルールの前件部に対する適合度の
合成値μijを算出する前件部演算部53と、エンジン目標
回転数Nset がステップ状に変化した場合でもエンジン
実回転数Ne が目標値変化にスムーズに追従できるよう
エンジン規範回転数Nr を算出する規範回転数演算部54
と、エンジン規範回転数Nrに対するエンジン実回転数
Ne の回転数誤差ΔNe を算出する減算器55と、回転数
誤差ΔNe と前件部演算部53から出力される前件部の合
成値μijからファジィルールの後件部変数Wijの値を算
出する後件部演算部56と、後件部変数Wijおよび前件部
の合成値μijを用いて油圧ポンプ9,10の制御出力トル
クTr を算出する制御出力トルク演算部57と、制御出力
トルクTr を電磁比例減圧弁14に対する制御圧力Ps の
指令信号に変換する制御圧力変換器58とを具備したもの
である。前件部演算部53および後件部演算部56が、ファ
ジィ推論の演算部となる。各部の機能は後述する。As shown in FIG. 5, the controller 21 controls the relief pressure Pr1 of the pressure oil passing through one control valve 15, the pump discharge pressure Pp, and the pressure of the previous step output from the controller 21 to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14. Discharge flow rate Q1 of the first hydraulic pump 9 from the command signal of the control pressure Ps
And a relief pump Pr2 for the pressure oil passing through the other control valve 17,
A second pump discharge oil amount prediction calculation unit 51 that predicts the discharge flow rate Q2 of the second hydraulic pump 10 from the command signals of the pump discharge pressure Pp and the control pressure Ps of the previous step, and both of the obtained predicted discharge flow rates Q1 and A total flow rate predicting calculation unit 52 for calculating the total predicted flow rate Q from Q2, and an antecedent unit calculation unit 53 for calculating a combined value μij of the degree of conformity to the antecedent part of the fuzzy rule from the pump discharge pressure Pp and the total predicted flow rate Q. The reference engine speed calculation unit 54 for calculating the engine reference engine speed Nr so that the actual engine speed Ne can smoothly follow the target value change even when the engine target engine speed Nset changes stepwise.
And a subtractor 55 for calculating the rotation speed error ΔNe of the actual engine rotation speed Ne with respect to the engine reference rotation speed Nr, and the rotation speed error ΔNe and the antecedent composite value μij output from the antecedent calculation unit 53 for fuzzy Control for calculating the control output torque Tr of the hydraulic pumps 9 and 10 using the consequent part calculator 56 that calculates the value of the consequent part variable Wij of the rule, and the combined value μij of the consequent part variable Wij and the antecedent part. An output torque calculation unit 57 and a control pressure converter 58 for converting the control output torque Tr into a command signal of the control pressure Ps for the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14 are provided. The antecedent part computing part 53 and the consequent part computing part 56 are fuzzy inference computing parts. The function of each unit will be described later.
【0037】次に、この第1実施形態に関する作用につ
いて説明する。Next, the operation of the first embodiment will be described.
【0038】(1)エンジン出力特性
図2、図3はエンジン出力特性と目標回転数の関係を示
したものであり、図2がエンジン出力を100%使用す
る場合、図3がアクセルダイヤルを変更し、エンジン出
力を100%以下にした場合である。(1) Engine output characteristic FIGS. 2 and 3 show the relationship between the engine output characteristic and the target rotation speed. When FIG. 2 uses 100% of the engine output, FIG. 3 changes the accelerator dial. However, the engine output is 100% or less.
【0039】エンジン出力は、定格トルクTe の点を境
にして、ガバナ領域とラギング領域に分けられる。ガバ
ナ領域はガバナの開度が100%以下での出力領域であ
り、ラギング領域は、ガバナ開度が100%での出力領
域である。The engine output is divided into a governor region and a lagging region with the point of the rated torque Te as a boundary. The governor region is an output region when the governor opening is 100% or less, and the lagging region is an output region when the governor opening is 100%.
【0040】油圧ショベルが重掘削作業する場合は、エ
ンジン出力を100%にし、且つ燃費の良い状態で作業
するため、図2の●印で示した点、すなわち定格回転数
(定格点でのエンジン回転数)より少し低いところにエ
ンジン目標回転数Nset を設定する。When the hydraulic excavator performs heavy excavation work, the engine output is set to 100% and the work is performed in a good fuel economy state. Therefore, the point indicated by the ● mark in FIG. 2, that is, the rated speed (engine at the rated point The engine target speed Nset is set to a position slightly lower than the (speed).
【0041】油圧ショベルが軽作業する場合は、エンジ
ン出力は100%以下で良く、アクセルダイヤルも低く
して作業することがあるため、図3の●印で示した点の
横座標値が目標回転数になる。また、上記●印の縦座標
値が目標のエンジン出力トルクになる。When the hydraulic excavator does light work, the engine output may be 100% or less, and the accelerator dial may be lowered, so that the abscissa value of the point indicated by ● in FIG. 3 is the target rotation. Becomes a number. Also, the ordinate value of the above-mentioned ● becomes the target engine output torque.
【0042】コントローラ21は、油圧ポンプ9,10の吸
収トルクがエンジン出力にバランスするように油圧ポン
プ9,10のポンプレギュレータ12,13を操作する。The controller 21 operates the pump regulators 12 and 13 of the hydraulic pumps 9 and 10 so that the absorption torques of the hydraulic pumps 9 and 10 are balanced with the engine output.
【0043】(2)油圧ポンプレギュレータ特性
図4は、油圧ポンプ9,10の斜板9a,10a を制御するポ
ンプレギュレータ12,13の特性を表したものである。(2) Hydraulic Pump Regulator Characteristics FIG. 4 shows the characteristics of the pump regulators 12 and 13 that control the swash plates 9a and 10a of the hydraulic pumps 9 and 10.
【0044】この図4において、油圧ポンプ9,10から
吐出されたポンプ吐出圧力Pp が低い場合の最大吐出流
量Qu は、リモコン弁19あるいはリモコン弁20のレバー
操作量で変化するリリーフ圧力Pr1あるいはリリーフ圧
力Pr2で増減する。例えば、リモコン弁19,20のレバー
操作量が小さい場合は前記最大吐出流量Qu が低くなる
ようにポンプレギュレータ12,13が動作する。In FIG. 4, the maximum discharge flow rate Qu when the pump discharge pressure Pp discharged from the hydraulic pumps 9 and 10 is low is the relief pressure Pr1 or the relief pressure that changes depending on the lever operation amount of the remote control valve 19 or the remote control valve 20. Increase or decrease with pressure Pr2. For example, when the lever operation amount of the remote control valves 19 and 20 is small, the pump regulators 12 and 13 operate so that the maximum discharge flow rate Qu becomes low.
【0045】油圧ポンプ9,10のポンプ吐出圧力Pp が
中高圧のとき、吐出流量QL はポンプ吐出圧力Pp の上
昇とともに低下するようになる。この圧力域(図4での
斜めの特性線の領域)は油圧ポンプの吸収トルクあるい
は馬力が一定になる領域(トルク一定曲線あるいは馬力
一定曲線と呼んでいる)であり、電磁比例減圧弁14へ指
令される電気信号により、電磁比例減圧弁14からポンプ
レギュレータ12,13へ出力される制御圧力Ps を変化さ
せると、上記曲線がシフトし、ポンプ吸収トルクあるい
は馬力が変化することになる。When the pump discharge pressure Pp of the hydraulic pumps 9 and 10 is medium and high pressure, the discharge flow rate QL decreases as the pump discharge pressure Pp increases. This pressure range (the region of the diagonal characteristic line in FIG. 4) is the region where the absorption torque or horsepower of the hydraulic pump becomes constant (called constant torque curve or constant horsepower curve), and When the control pressure Ps output from the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14 to the pump regulators 12 and 13 is changed by the commanded electric signal, the above curve is shifted and the pump absorption torque or horsepower is changed.
【0046】また、表現を変えると、リリーフ圧力Pr1
あるいはリリーフ圧力Pr2で油圧ポンプ9あるいは油圧
ポンプ10の吐出流量Qu を推定でき、さらに、現在の制
御圧力Ps の指令信号とポンプ吐出圧力Pp でトルク一
定曲線上での吐出流量QL を推定することが可能にな
る。すなわち、運転中のポンプ吐出流量を推定すること
が可能になる。Further, if the expression is changed, the relief pressure Pr1
Alternatively, the discharge flow rate Qu of the hydraulic pump 9 or the hydraulic pump 10 can be estimated by the relief pressure Pr2, and the discharge flow rate QL on the constant torque curve can be estimated by the command signal of the current control pressure Ps and the pump discharge pressure Pp. It will be possible. That is, it becomes possible to estimate the pump discharge flow rate during operation.
【0047】(3)油圧ポンプ制御方法
図5は、本発明に係るパワーユニット系のコントローラ
におけるポンプ制御演算機能上の第1実施形態を示すブ
ロック図であり、この図5において、第1ポンプ吐出油
量予測演算部50は、前述した図4のポンプレギュレータ
特性を用いて、リリーフ圧力Pr1、ポンプ吐出圧力Pp
および前ステップの制御圧力Ps の指令信号より第1油
圧ポンプ9のポンプ吐出流量Q1 を予測する。第2ポン
プ吐出油量予測演算部51も、同様に図4のポンプレギュ
レータ特性を用いて、第2油圧ポンプ10のポンプ吐出流
量Q2 を予測する。(3) Hydraulic Pump Control Method FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment of the pump control calculation function in the power unit system controller according to the present invention. In FIG. 5, the first pump discharge oil is shown. The amount prediction calculation unit 50 uses the pump regulator characteristic of FIG. 4 described above to calculate the relief pressure Pr1 and the pump discharge pressure Pp.
Also, the pump discharge flow rate Q1 of the first hydraulic pump 9 is predicted from the command signal of the control pressure Ps in the previous step. The second pump discharge oil amount prediction calculation unit 51 also predicts the pump discharge flow rate Q2 of the second hydraulic pump 10 using the pump regulator characteristic of FIG.
【0048】総流量予測演算部52では、得られた予測吐
出流量Q1 ,Q2 より総予測流量Qを算出する。The total flow rate prediction calculation unit 52 calculates the total predicted flow rate Q from the obtained predicted discharge flow rates Q1 and Q2.
【0049】
Q=Q1 +Q2 (1)
前記ポンプ吐出圧力Pp と総予測流量Qは、前件部演算
部53に入力されファジィルールの前件部(if〜部)に対
する適合度を算出する。Q = Q1 + Q2 (1) The pump discharge pressure Pp and the total predicted flow rate Q are input to the antecedent part calculation part 53 to calculate the suitability of the fuzzy rule to the antecedent part (if-part).
【0050】図6はファジィルールを表している。この
表においてポンプ吐出圧力Pp に対して、NB,NM,
NS,ZO,PS,PM,PBと記述するとともに、総
予測流量Qに対して、NB,NM,NS,ZO,PS,
PM,PBと記述した部分が前件部のルールに相当す
る。また、表中のWij(i =1〜7、j =1〜7)が後
件部変数である。FIG. 6 shows a fuzzy rule. In this table, for pump discharge pressure Pp, NB, NM,
NS, ZO, PS, PM, PB are described, and NB, NM, NS, ZO, PS,
The part described as PM and PB corresponds to the rule of the antecedent part. Wij (i = 1 to 7, j = 1 to 7) in the table is the consequent part variable.
【0051】NBはNegativeBig 、NMはNegativeMedi
um、NSはNegativeSmall 、ZOはZero、PSはPositi
veSmall 、PMはPositiveMedium、PBはPositiveBig
の略記号であり、ファジィラベルと呼ばれている。NB is Negative Big, NM is Negative Medi
um, NS is Negative Small, ZO is Zero, PS is Positi
veSmall, PM is Positive Medium, PB is Positive Big
Is an abbreviation for and is called a fuzzy label.
【0052】ポンプ吐出圧力Pp に対しては、NBは圧
力がかなり小さい、PBは圧力がかなり大きいという意
味になり、総予測流量Qに対しては、NBは流量がかな
り小さい、PBは流量がかなり大きいという意味にな
る。With respect to the pump discharge pressure Pp, NB means that the pressure is considerably small, PB means that the pressure is considerably large, and for the total predicted flow rate Q, NB has a considerably small flow rate and PB has a small flow rate. It means that it is quite large.
【0053】前記適合度とは、各ファジィラベルに対す
る合致度を定量的に表すもので、ファジィ制御の場合、
上記定量化にメンバーシップ関数を使用する。The goodness of fit quantitatively represents the goodness of fit to each fuzzy label. In the case of fuzzy control,
The membership function is used for the above quantification.
【0054】図7は、上記メンバーシップ関数の例を示
したものであり、ポンプ吐出圧力Pp に関するものであ
る。例えば、if Pp is NM、という前件部ルール
の場合、図7中、NMに対応するメンバーシップ関数
(三角形)を用い、ポンプ吐出圧力Pp に対する前記メ
ンバーシップ関数の値を求め、上記値を前記前件部ルー
ルに対する適合度として定義する。他の前件部ルールに
対しても同様である。FIG. 7 shows an example of the membership function, which relates to the pump discharge pressure Pp. For example, in the case of the antecedent rule if Pp is NM, the membership function (triangle) corresponding to NM in FIG. 7 is used to obtain the value of the membership function with respect to the pump discharge pressure Pp, and the above value is set to the above value. It is defined as the degree of conformity to the antecedent rule. The same applies to other antecedent rules.
【0055】次に前件部演算部53では、各前件部適合度
の合成値を、次のようにして求める。Next, the antecedent part computing part 53 obtains a composite value of the respective antecedent part conformances as follows.
【0056】ポンプ吐出圧力Pp に対する前件部ルール
の各適合度を、μj 、j =1〜7(j =1がNBに、j
=2がNMに、…、j =7がPBに対応する)とし、総
予測流量Qに対する前件部ルールの各適合度をμi 、i
=1〜7(i =1がNBに、i =2がNMに、…、i =
7がPBに対応する)として、μi とμj の合成値μij
を次式で求める。The degree of conformity of the antecedent rule with respect to the pump discharge pressure Pp is μj, j = 1 to 7 (j = 1 is NB, j
= 2 corresponds to NM, ..., j = 7 corresponds to PB), and the respective suitability of the antecedent rule to the total predicted flow rate Q is μi, i
= 1 to 7 (i = 1 is NB, i = 2 is NM, ..., i =
7 corresponds to PB), and the combined value μij of μi and μj
Is calculated by the following formula.
【0057】
μij=μi ×μj (2)
合成値の算出方法は、上記以外に次式を用いる方法もあ
る。Μij = μi × μj (2) In addition to the method described above, there is also a method of using the following formula as the method of calculating the composite value.
【0058】 μij=min (μi 、μj ) (3) ここに、min は最小値を選択する関数である。[0058] μij = min (μi, μj) (3) Where min is a function that selects the minimum value.
【0059】規範回転数演算部54では、図示されないア
クセルダイヤルにより設定されるエンジン目標回転数N
set がステップ状に変化した場合でも、エンジン実回転
数Ne が目標値変化にスムーズに追従できるよう、エン
ジン規範回転数Nr を算出する。エンジン規範回転数N
r は、例えば、エンジン目標回転数Nset に「(無駄時
間)+(一次遅れ)」を作用させることにより計算す
る。The reference engine speed calculating section 54 sets an engine target engine speed N set by an accelerator dial (not shown).
Even if the set changes stepwise, the engine reference speed Nr is calculated so that the actual engine speed Ne can smoothly follow the target value change. Engine reference speed N
r is calculated, for example, by applying “(dead time) + (first-order delay)” to the engine target speed Nset.
【0060】減算器55では、規範回転数演算部54で算出
されたエンジン規範回転数Nr に対する、回転数センサ
22で検出されたエンジン実回転数Ne の誤差ΔNe を算
出する。In the subtractor 55, the rotation speed sensor for the engine reference rotation speed Nr calculated by the reference rotation speed calculation unit 54 is used.
The error ΔNe of the actual engine speed Ne detected at 22 is calculated.
【0061】後件部演算部56には、エンジン規範回転数
Nr に対するエンジン実回転数Neの回転数誤差ΔNe
と、前記前件部演算部53から出力される合成値μijとが
入力され、次式で後件部変数Wijの値を算出する。The consequent calculation unit 56 informs the rotation speed error ΔNe of the actual engine rotation speed Ne with respect to the engine reference rotation speed Nr.
And the composite value μij output from the antecedent part computing part 53 are input, and the value of the consequent part variable Wij is calculated by the following equation.
【0062】
Wij(k) =Wij(k-1) −γ・Δt・ΔNe ・μij (4)
ここに、(k) 、(k-1) は制御上のステップを表し、(k)
は現在のステップを、(k-1) は前ステップを表してい
る。また、γは学習ゲイン、Δtは制御刻み時間、ΔN
e は回転数誤差、μijは前件部の適合度合成値であり、
i =1〜7、j =1〜7である。Wij (k) = Wij (k-1) −γ · Δt · ΔNe · μij (4) where (k) and (k-1) represent steps in control, and (k)
Represents the current step and (k-1) represents the previous step. Further, γ is a learning gain, Δt is a control step time, ΔN
e is the rotation speed error, μij is the combined fitness value of the antecedent,
i = 1 to 7 and j = 1 to 7.
【0063】式(4)を用いると、前件部ルールの適合
度が高く(より合致する前件部ルール)、回転数誤差Δ
Ne が大きいほど式(4)の第2項が大きくなり、前ス
テップの後件部変数Wij(k-1) に対しての修正量が大き
くなる。また、回転数誤差ΔNe がなくなるまで第2項
が変化するため、後件部変数Wijの修正(学習)が行わ
れる。Using the equation (4), the conformance of the antecedent rule is high (the antecedent rule that matches more), and the rotation speed error Δ
The larger Ne is, the larger the second term of the equation (4) becomes, and the larger the correction amount for the consequent part variable Wij (k-1) in the previous step becomes. Further, since the second term changes until the rotation speed error ΔNe disappears, the consequent part variable Wij is corrected (learned).
【0064】ポンプ吐出圧力Pp 、総予測流量Qがどの
ように遷移するかは、リモコン弁19,20のレバー操作
量、エンジンおよびポンプの個体差、機種などの特性変
化によって異なるが、遷移範囲を網羅したメンバーシッ
プ関数にしておけば、前記特性変化に対応できるポンプ
制御を実現することができる。The transition of the pump discharge pressure Pp and the total predicted flow rate Q depends on the lever operation amount of the remote control valves 19 and 20, the individual difference between the engine and the pump, and the characteristic changes such as the model. With a comprehensive membership function, it is possible to realize pump control capable of coping with the characteristic changes.
【0065】すなわち、特性変化に最も適合した前件部
ルールが演算の対象になり、上記対象の前件部ルールに
対応した後件部変数Wijが回転数誤差ΔNe をゼロにす
べく更新される(学習する)ことになる。That is, the antecedent part rule most suited to the characteristic change becomes the object of the calculation, and the antecedent part variable Wij corresponding to the antecedent part rule of the above object is updated so that the rotational speed error ΔNe becomes zero. It will be (to learn).
【0066】制御出力トルク演算部57では、前記後件部
変数Wij(k) と前件部合成値μijを用いて次式で油圧ポ
ンプの制御出力トルクTr が算出される。The control output torque calculation unit 57 calculates the control output torque Tr of the hydraulic pump by the following equation using the consequent part variable Wij (k) and the antecedent part composite value μij.
【0067】
Tr =Σ(μij×Wij(k) )/Σμij (5)
式(5)は、いわゆる加重平均の計算式であり、ファジ
ィ制御の出力値を求める一般的な式である。Tr = Σ (μij × Wij (k)) / Σμij (5) The formula (5) is a so-called weighted average calculation formula and is a general formula for obtaining the output value of the fuzzy control.
【0068】上記制御出力トルクTr は、制御圧力変換
器58にて、電磁比例減圧弁14に対する制御圧力Ps の指
令信号に変換される。The control output torque Tr is converted by the control pressure converter 58 into a command signal of the control pressure Ps for the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14.
【0069】アクセルダイヤルを変更すると、エンジン
目標回転数Nset も変更される。そこで、本発明では、
各アクセルダイヤルごとに後件部変数Wijを用意し、各
アクセルダイヤルごとに学習演算を行う。このようにす
れば、アクセルダイヤルごとに適切な制御(学習)が行
われることになる。When the accelerator dial is changed, the engine target speed Nset is also changed. Therefore, in the present invention,
A consequent variable Wij is prepared for each accelerator dial, and learning calculation is performed for each accelerator dial. By doing so, appropriate control (learning) is performed for each accelerator dial.
【0070】(4)第1実施形態の効果
以上、具体的に説明したように第1実施形態によれば、
エンジン実回転数Neと、ポンプ吐出圧力Pp と、操作
レバーによるリモコン弁19,20の操作量あるいは操作量
に相当する信号であるリリーフ圧力Pr1,Pr2とを、そ
れぞれコントローラ21に入力しているため、運転中の油
圧ポンプ9,10の流量を精度良く予測することができ、
レバー操作直後あるいは微操作時のエンジン出力とポン
プ吸収トルクとのバランスがくずれることなく、エンジ
ン目標回転数Nset にエンジン実回転数Ne を追従させ
ることができる。(4) Effects of the First Embodiment As described specifically above, according to the first embodiment,
The actual engine speed Ne, the pump discharge pressure Pp, and the relief pressures Pr1 and Pr2, which are signals corresponding to the operation amounts of the remote control valves 19 and 20 by the operation levers or the operation amounts, are input to the controller 21, respectively. , It is possible to accurately predict the flow rate of the hydraulic pumps 9 and 10 during operation,
The actual engine speed Ne can be made to follow the engine target speed Nset without losing the balance between the engine output and the pump absorption torque immediately after the lever operation or during the fine operation.
【0071】また、上記ポンプ吐出圧力Pp および総予
測流量Qの各範囲に対する各適合度と、エンジン規範回
転数Nr に対するエンジン実回転数Ne の回転数誤差Δ
Neとの積により、学習的にポンプの制御出力トルクTr
を演算するため、運転中の油圧ポンプ9,10の出力状
態とエンジン11の回転数誤差ΔNe に応じて、油圧ポン
プ9,10の制御出力トルクを操作できる。Further, each conformity for each range of the pump discharge pressure Pp and the total predicted flow rate Q, and the rotation speed error Δ of the actual engine rotation speed Ne with respect to the engine reference rotation speed Nr.
Based on the product with Ne, the control output torque Tr of the pump is learned.
Therefore, the control output torque of the hydraulic pumps 9 and 10 can be manipulated according to the output state of the hydraulic pumps 9 and 10 in operation and the rotation speed error ΔNe of the engine 11.
【0072】すなわち、油圧ショベルの機種、個体差な
どによる油圧ポンプ9,10の出力状態が変化したり、作
業環境変化(例えば寒冷地、温暖地など)や、エンジン
燃料変化によるエンジン特性に伴うエンジン回転数の動
特性が変化しても、制御側が学習して、各油圧ショベル
に応じた油圧ポンプの制御が可能になる。That is, the output state of the hydraulic pumps 9 and 10 changes depending on the model of the hydraulic excavator and individual differences, the working environment changes (for example, cold regions, warm regions), and the engine characteristics due to the engine fuel changes. Even if the dynamic characteristics of the rotation speed change, the control side learns and the hydraulic pump can be controlled according to each hydraulic excavator.
【0073】さらに、前記学習演算により、油圧ショベ
ルの機種が異なっても、同じ制御装置(制御方法)で対
応が可能になり、機種毎の制御プログラムの変更作業が
無くなる。Further, by the learning calculation, even if the model of the hydraulic excavator is different, the same control device (control method) can be used, and the work of changing the control program for each model is eliminated.
【0074】次に、図8乃至図10は、本発明に係るパ
ワーユニット系のコントローラによりファジィ推論を実
行する場合の第2実施形態を示す。なお、図1乃至図4
に示されたパワーユニット系の構成は、基本的にこの第
2実施形態でも用いるから、図1乃至図4を必要に応じ
て参照する。Next, FIGS. 8 to 10 show a second embodiment in which fuzzy inference is executed by a power unit system controller according to the present invention. 1 to 4
Since the configuration of the power unit system shown in (1) is basically used in this second embodiment as well, refer to FIGS. 1 to 4 as necessary.
【0075】この第2実施形態は、コントローラ21の油
圧ポンプ制御演算部の構成と、油圧ポンプ制御方法と
で、第1実施形態とは大きく異なる。The second embodiment is largely different from the first embodiment in the configuration of the hydraulic pump control calculation unit of the controller 21 and the hydraulic pump control method.
【0076】コントローラ21の構成は、図8のポンプ制
御演算ブロック図に示されるように、一方のコントロー
ル弁15を通過する圧油のリリーフ圧力Pr1、ポンプ吐出
圧力Pp およびコントローラ21から電磁比例減圧弁14に
出力された前ステップの制御圧力Ps の指令信号より第
1油圧ポンプ9の吐出流量Q1 を予測する第1ポンプ吐
出油量予測演算部60と、他方のコントロール弁17を通過
する圧油のリリーフ圧力Pr2、ポンプ吐出圧力Pp およ
び前ステップの制御圧力Ps の指令信号より第2の油圧
ポンプ10の吐出流量Q2 を予測する第2ポンプ吐出油量
予測演算部61と、得られた予測吐出流量Q1 ,Q2 より
総予測流量Qを算出する総流量予測演算部62と、エンジ
ン目標回転数Nset に対するエンジン実回転数Ne の回
転数誤差ΔNe およびエンジン実回転数Ne の時間当り
の回転数変化量 DNe とを演算する回転数誤差・回転数
変化量演算部64と、回転数誤差ΔNe および回転数変化
量DNe からファジィルールの前件部に対する適合度の
合成値μijを算出する前件部演算部63と、回転数誤差Δ
Ne 、回転数変化量 DNe 、総予測流量Qおよびポンプ
吐出圧力Pp より換算誤差Δfを演算する換算誤差演算
部65と、換算誤差Δfおよび前件部の合成値μijよりフ
ァジィルールの後件部変数Wijを算出する後件部演算部
66と、後件部変数Wijおよび前件部の合成値μijより油
圧ポンプ9,10の制御出力トルクTr を算出する制御出
力トルク演算部67と、この制御出力トルクTr を電磁比
例減圧弁14に対する制御圧力Ps の指令信号に変換する
制御圧力変換器68とを具備したものである。前件部演算
部63および後件部演算部66が、ファジィ推論の演算部と
なる。各部の機能は後述する。As shown in the pump control calculation block diagram of FIG. 8, the controller 21 has a relief pressure Pr1 of pressure oil passing through one control valve 15, a pump discharge pressure Pp, and an electromagnetic proportional pressure reducing valve from the controller 21. The first pump discharge oil amount prediction calculation unit 60 that predicts the discharge flow rate Q1 of the first hydraulic pump 9 from the command signal of the control pressure Ps of the previous step output to 14, and the pressure oil that passes through the other control valve 17 A second pump discharge oil amount prediction calculation unit 61 that predicts the discharge flow rate Q2 of the second hydraulic pump 10 from the command signals of the relief pressure Pr2, the pump discharge pressure Pp, and the control pressure Ps of the previous step, and the obtained predicted discharge flow rate. A total flow rate predicting / calculating section 62 for calculating a total predicted flow rate Q from Q1 and Q2, a rotation speed error ΔNe of an actual engine speed Ne with respect to an engine target speed Nset, and an actual engine speed A rotational speed error / rotational speed change amount calculation unit 64 for calculating the rotational speed change amount DNe of the number Ne, and a combination of the adaptability to the antecedent part of the fuzzy rule from the rotational speed error ΔNe and the rotational speed change amount DNe. The antecedent calculation unit 63 for calculating the value μij and the rotation speed error Δ
A conversion error calculator 65 that calculates a conversion error Δf from Ne, a rotation speed change amount DNe, a total predicted flow rate Q and a pump discharge pressure Pp, and a consequent part variable of a fuzzy rule from the conversion error Δf and a combined value μij of the antecedent parts. Consequent part calculation part to calculate Wij
66, a control output torque calculation unit 67 for calculating the control output torque Tr of the hydraulic pumps 9 and 10 from the consequent part variable Wij and the combined value μij of the antecedent part, and this control output torque Tr to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14. The control pressure converter 68 is provided for converting the control pressure Ps into a command signal. The antecedent part computing part 63 and the consequent part computing part 66 serve as a fuzzy inference computing part. The function of each unit will be described later.
【0077】次に、この第2実施形態に関する作用につ
いて説明する。The operation of the second embodiment will be described next.
【0078】(1)エンジン出力特性 第1実施形態と同様である。(1) Engine output characteristics It is similar to the first embodiment.
【0079】(2)油圧ポンプレギュレータ特性 第1実施形態と同様である。(2) Characteristics of hydraulic pump regulator It is similar to the first embodiment.
【0080】(3)油圧ポンプ制御方法
図8は、本発明に係るパワーユニット系のコントローラ
におけるポンプ制御演算機能上の第2実施形態を示すブ
ロック図である。なお、第1ポンプ吐出油量予測演算部
60、第2ポンプ吐出油量予測演算部61および総流量予測
演算部62の各機能は、図5に示された第1実施形態の第
1ポンプ吐出油量予測演算部50、第2ポンプ吐出油量予
測演算部51および総流量予測演算部52と同様であるか
ら、その説明を省略する。(3) Hydraulic Pump Control Method FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of the pump control calculation function in the power unit system controller according to the present invention. The first pump discharge oil amount prediction calculation unit
The functions of 60, the second pump discharge oil amount prediction calculation unit 61, and the total flow rate prediction calculation unit 62 are the same as those of the first pump discharge oil amount prediction calculation unit 50 and the second pump discharge of the first embodiment shown in FIG. Since it is similar to the oil amount prediction calculation unit 51 and the total flow rate prediction calculation unit 52, the description thereof is omitted.
【0081】この図8において、回転数誤差・回転数変
化量演算部64では、図示されないアクセルダイヤルによ
り設定されるエンジン目標回転数Nset に対するエンジ
ン実回転数Ne の回転数誤差ΔNe と、エンジン実回転
数Ne の時間当りの回転数変化量 DNe を次式で算出す
る。なお、以下では、エンジン実回転数Ne の時間当り
の回転数変化量を、単に「回転数変化量」という。In FIG. 8, the rotational speed error / rotational speed variation calculation unit 64 calculates the rotational speed error ΔNe of the actual engine rotational speed Ne with respect to the engine target rotational speed Nset set by an accelerator dial (not shown), and the actual engine rotational speed. The rotational speed change amount DNe of several Ne per time is calculated by the following formula. Note that, hereinafter, the amount of change in the number of revolutions of the actual engine speed Ne is referred to simply as "the amount of change in the number of revolutions".
【0082】
ΔNe =Nset −Ne (6)
DNe =(Ne (k) 一Ne (k-1) )/(t(k) −t(k-1) ) (7)
ここに、(k) 、(k-1) は制御上のステップを表し、(k)
は現在のステップを、(k-1) は前ステップを表してい
る。また、tは時間である。ΔNe = Nset−Ne (6) DNe = (Ne (k) 1 Ne (k-1)) / (t (k) −t (k-1)) (7) where (k), (k-1) represents the step on control, (k)
Represents the current step and (k-1) represents the previous step. Also, t is time.
【0083】前記、回転数誤差ΔNe と回転数変化量 D
Ne は、前件部演算部63に入力されファジィルールの前
件部(if〜部)に対する適合度を算出する。The rotation speed error ΔNe and the rotation speed change amount D
Ne is input to the antecedent part computing part 63 and calculates the degree of conformity of the fuzzy rule to the antecedent part (if-part).
【0084】図9はファジィルールを表している。表に
おいて回転数誤差ΔNe に対して、NB,NM,NS,
ZO,PS,PM,PBと記述するとともに、回転数変
化量DNe に対して、NB,NM,NS,ZO,PS,
PM,PBと記述した部分が前件部のルールに相当す
る。また、表中のWij(i =1〜7、j =1〜7)が後
件部変数である。FIG. 9 shows a fuzzy rule. In the table, for the rotational speed error ΔNe, NB, NM, NS,
ZO, PS, PM, and PB are described, and NB, NM, NS, ZO, PS, and
The part described as PM and PB corresponds to the rule of the antecedent part. Wij (i = 1 to 7, j = 1 to 7) in the table is the consequent part variable.
【0085】NBはNegativeBig 、NMはNegativeMedi
um、NSはNegativeSmall 、ZOはZero、PSはPositi
veSmall 、PMはPositiveMedium、PBはPositiveBig
の略記号であり、ファジィラベルと呼ばれている。NB is Negative Big, NM is Negative Medi
um, NS is Negative Small, ZO is Zero, PS is Positi
veSmall, PM is Positive Medium, PB is Positive Big
Is an abbreviation for and is called a fuzzy label.
【0086】回転数誤差ΔNe に対しては、NBはエン
ジン実回転数Ne がエンジン目標回転数Nset に比べて
かなり大きい、PBはエンジン実回転数Ne がエンジン
目標回転数Nset に比べてかなり小さいという意味にな
り、回転数変化量 DNe に対しては、NBは回転数変化
が負で大きい、PBは回転数変化が正で大きいという意
味になる。Regarding the rotation speed error ΔNe, NB means that the actual engine speed Ne is considerably larger than the engine target speed Nset, and PB means that the actual engine speed Ne is considerably smaller than the engine target speed Nset. For the rotational speed change amount DNe, NB means that the rotational speed change is negative and large, and PB means that the rotational speed change is positive and large.
【0087】前記適合度とは、各ファジィラベルに対す
る合致度を定量的に表すもので、ファジィ制御の場合、
上記定量化にメンバーシップ関数を使用する。The goodness of fit quantitatively represents the goodness of fit to each fuzzy label. In the case of fuzzy control,
The membership function is used for the above quantification.
【0088】図10は、上記メンバーシップ関数の例を
示したもので、回転数誤差ΔNe に関するものである。
例えば、if ΔNe is NM、という前件部ルールの
場合、図10中のNMに対応するメンバーシップ関数
(三角形)を用い、回転数誤差ΔNe に対する前記メン
バーシップ関数の値を求め、上記値を前記前件部ルール
に対する適合度として定義する。他の前件部ルールに対
しても同様である。FIG. 10 shows an example of the membership function, which relates to the rotation speed error ΔNe.
For example, in the case of the antecedent rule of if ΔNe is NM, the membership function (triangle) corresponding to NM in FIG. 10 is used to find the value of the membership function with respect to the rotation speed error ΔNe, and the above value is set to the above value. It is defined as the degree of conformity to the antecedent rule. The same applies to other antecedent rules.
【0089】次に前件部演算部63では、各前件部適合度
の合成値を、次のようにして求める。Next, the antecedent part computing part 63 obtains the composite value of the respective antecedent part conformances as follows.
【0090】回転数誤差ΔNe に対する前件部ルールの
各適合度をμj 、j =1〜7(j =1がNBに、j =2
がNMに、…、j =7がPBに対応する)とし、回転数
変化量 DNe に対する前件部ルールの各適合度をμi 、
i =1〜7(i =1がNBに、i =2がNMに、…、i
=7がPBに対応する)として、μi とμj の合成値μ
ijを次式で求める。The degree of suitability of the antecedent rule with respect to the rotational speed error ΔNe is μ j, j = 1 to 7 (j = 1 is NB, j = 2).
Corresponds to NM, ..., j = 7 corresponds to PB), and each degree of conformity of the antecedent rule with respect to the rotational speed change amount DNe is μi,
i = 1 to 7 (i = 1 is NB, i = 2 is NM, ..., i
= 7 corresponds to PB), the combined value μ of μ i and μ j
ij is calculated by the following formula.
【0091】
μij=μi ×μj (8)
合成値の算出方法は、上記以外に次式を用いる方法もあ
る。Μij = μi × μj (8) As a method of calculating the combined value, there is a method of using the following equation other than the above.
【0092】 μij=min (μi 、μj ) (9) ここに、min は最小値を選択する関数である。[0092] μij = min (μi, μj) (9) Where min is a function that selects the minimum value.
【0093】そして、第1ポンプ吐出油量予測演算部60
は、前述した図4のポンプレギュレータ特性を用いて、
リリーフ圧力Pr1、ポンプ吐出圧力Pp および前ステッ
プの制御圧力Ps の指令信号より、ポンプ吐出流量Q1
を予測する。第2ポンプ吐出油量予測演算部61も、同様
にしてポンプ吐出流量Q2 を予測する。Then, the first pump discharge oil amount prediction calculation unit 60
Using the pump regulator characteristic of FIG. 4 described above,
From the relief pressure Pr1, the pump discharge pressure Pp, and the command signal of the control pressure Ps of the previous step, the pump discharge flow rate Q1
Predict. The second pump discharge oil amount prediction calculation unit 61 similarly predicts the pump discharge flow rate Q2.
【0094】総流量予測演算部62では、得られた予測吐
出流量Q1 ,Q2 より総予測流量Qを算出する。The total flow rate prediction calculation unit 62 calculates the total predicted flow rate Q from the obtained predicted discharge flow rates Q1 and Q2.
【0095】
Q=Q1 +Q2 (10)
換算誤差演算部65では、回転数誤差・回転数変化量演算
部64から出力された回転数誤差ΔNe および回転数変化
量 DNe 、総流量予測演算部62から出力された総予測流
量Q、ならびにポンプ吐出圧力Pp より、次のように換
算誤差Δfを算出する。Q = Q1 + Q2 (10) In the conversion error calculation unit 65, the rotation speed error ΔNe and the rotation speed change amount DNe output from the rotation speed error / rotation speed change amount calculation unit 64 are output from the total flow rate prediction calculation unit 62. The conversion error Δf is calculated as follows from the output total predicted flow rate Q and the pump discharge pressure Pp.
【0096】
Δf=ΔNe +m・ DNe (11)
ただし、以下の4つの条件のうち、いずれか1つでも成
立しなければ、
Δf=0 (12)
とする。Δf = ΔNe + m · DNe (11) However, if any one of the following four conditions is not satisfied, Δf = 0 (12) is set.
【0097】[条件]
|ΔNe |<α1
| DNe |<α2
|(Pp (k) −Pp (k-1) )/(t(k) −t(k-1) )|
<α3
|(Q(k) −Q(k-1) )/(t(k) −t(k-1) )|<α
4
ここで、m、α1、α2、α3、α4は、予め設定され
た定数である。[Condition] | ΔNe | <α1 | DNe | <α2 | (Pp (k) -Pp (k-1)) / (t (k) -t (k-1)) |
<Α3 | (Q (k) -Q (k-1)) / (t (k) -t (k-1)) | <α
4 Here, m, α1, α2, α3, and α4 are preset constants.
【0098】後件部演算部66には、換算誤差演算部65か
ら出力される換算誤差Δfと、前記前件部演算部63から
出力される前件部合成値μijが入力され、次式で後件部
変数Wijの値を算出する。The consequent part calculation unit 66 is supplied with the conversion error Δf output from the conversion error calculation unit 65 and the antecedent part composite value μij output from the antecedent part calculation unit 63. The value of the consequent variable Wij is calculated.
【0099】
Wij(k) =Wij(k-1) −γ・Δt・Δf・μij (13)
ここに、γは学習ゲイン、Δtは制御刻み時間、Δfは
換算誤差、μijは前件部の適合度合成値であり、i =1
〜7、j =1〜7である。Wij (k) = Wij (k-1) -γ · Δt · Δf · μij (13) where γ is the learning gain, Δt is the control step time, Δf is the conversion error, and μij is the antecedent. It is a goodness-of-fit synthetic value, i = 1
˜7, j = 1˜7.
【0100】式(13)を用いると、前件部ルールの適
合度が高く(より合致する前件部ルール)、換算誤差Δ
fが大きいほど、式(13)の第2項が大きくなり、前
ステップの後件部変数Wij(k-1) に対しての修正量が大
きくなる。さらに、換算誤差Δfがなくなるまで第2項
が変化するため、後件部変数Wijの修正(学習)が行わ
れる。When the equation (13) is used, the matching degree of the antecedent part rule is high (more antecedent part rule), and the conversion error Δ
The larger f is, the larger the second term of the equation (13) is, and the larger the correction amount for the consequent variable Wij (k-1) of the previous step is. Further, since the second term changes until the conversion error Δf disappears, the consequent part variable Wij is corrected (learned).
【0101】制御出力トルク演算部67では、前記後件部
変数Wij(k) と前件部合成値μijを用いて次式で油圧ポ
ンプの制御出力トルクTr が算出される。The control output torque calculation unit 67 calculates the control output torque Tr of the hydraulic pump by the following equation using the consequent part variable Wij (k) and the antecedent part composite value μij.
【0102】
Tr =Σ(μij×Wij(k) )/Σμij (14)
式(14)は、いわゆる加重平均の計算式であり、ファ
ジィ制御の出力値を求める一般的な式である。Tr = Σ (μij × Wij (k)) / Σμij (14) Formula (14) is a so-called weighted average calculation formula and is a general formula for obtaining the output value of fuzzy control.
【0103】上記制御出力トルクTr は、制御圧力変換
器68にて電磁比例減圧弁14に対する制御圧力Ps の指令
信号に変換される。The control output torque Tr is converted by the control pressure converter 68 into a command signal of the control pressure Ps for the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14.
【0104】アクセルダイヤルを変更するとエンジン目
標回転数Nset も変更される。そこで、本発明では、各
アクセルダイヤルごとに後件部変数Wijを用意し、各ア
クセルダイヤルごとに学習演算を行う。このようにすれ
ば、アクセルダイヤルごとに適切な制御(学習)が行わ
れることになる。When the accelerator dial is changed, the engine target speed Nset is also changed. Therefore, in the present invention, the consequent variable Wij is prepared for each accelerator dial, and the learning calculation is performed for each accelerator dial. By doing so, appropriate control (learning) is performed for each accelerator dial.
【0105】(4)第2実施形態の効果以上、具体的に
説明したように第2実施形態によれば、エンジン実回転
数Neと、ポンプ吐出圧力Pp と、操作レバーのリモコ
ン弁19,20によるコントロール弁15,17の操作量に相当
するリリーフ圧力Pr1,Pr2とを、それぞれコントロー
ラ21に入力しているため、運転中の油圧ポンプ9,10の
流量を精度良く予測することができ、レバー操作直後あ
るいは微操作時のエンジン出力とポンプ吸収トルクとの
バランスがくずれることなく、エンジン目標回転数Nse
t の付近でエンジン実回転数Ne を安定に整定させるこ
とができる。(4) Effects of the Second Embodiment As described above, according to the second embodiment, the actual engine speed Ne, the pump discharge pressure Pp, and the remote control valves 19, 20 of the operating lever are provided. Since the relief pressures Pr1 and Pr2 corresponding to the operation amounts of the control valves 15 and 17 are input to the controller 21, respectively, the flow rates of the hydraulic pumps 9 and 10 in operation can be accurately predicted, and the lever Immediately after or during fine operation, the engine output and the pump absorption torque are kept in balance and the engine target speed Nse is maintained.
The actual engine speed Ne can be settled stably near t.
【0106】また、上記回転数誤差ΔNe および回転数
変化量 DNe の各範囲に対する各適合度の合成値μij
と、回転数誤差ΔNe および回転数変化量 DNe から算
出される換算誤差Δfとの積で、学習的にポンプの制御
出力トルクTr を演算するため、運転中のポンプの特性
に応じて、また、エンジン11の回転数誤差ΔNe と回転
数変化量 DNe に応じて油圧ポンプ9,10の制御出力ト
ルクTr を操作できる。Further, the composite value μij of each fitness for each range of the rotational speed error ΔNe and the rotational speed change amount DNe.
And the conversion error Δf calculated from the rotation speed error ΔNe and the rotation speed change amount DNe are used to learn the control output torque Tr of the pump, and therefore, depending on the characteristics of the pump in operation, The control output torque Tr of the hydraulic pumps 9 and 10 can be manipulated according to the rotational speed error ΔNe of the engine 11 and the rotational speed change amount DNe.
【0107】すなわち、油圧ショベルの機種、個体差な
どによりポンプの出力状態が変化したり、作業環境の変
化(例えば寒冷地、温暖地など)や、エンジン燃料の変
化による、エンジン特性に伴うエンジン回転数の動特性
が変化しても、制御側が学習して、各油圧ショベルに応
じた油圧ポンプの制御が可能になる。That is, the engine rotation accompanying engine characteristics due to changes in pump output state due to hydraulic excavator model, individual differences, changes in working environment (eg cold regions, warm regions, etc.), and changes in engine fuel. Even if the number of dynamic characteristics changes, the control side can learn and control the hydraulic pump according to each hydraulic excavator.
【0108】さらに、前記学習演算により、油圧ショベ
ルの機種が異なっても、同じ制御プログラムで対応で
き、機種毎の制御プログラムの変更作業が無くなる。Further, by the learning calculation, even if the model of the hydraulic excavator is different, the same control program can be used, and the work of changing the control program for each model is eliminated.
【0109】なお、各実施形態において、コントロール
弁15,17の操作量に相当する信号として、リリーフ弁1
6,18の入口におけるリリーフ圧力Pr1,Pr2を間接的
に検出したが、コントロール弁15,17の操作量に相当す
る信号としては、リモコン弁19,20のレバー操作量を直
接検出しても良い。In each of the embodiments, the relief valve 1 is used as a signal corresponding to the operation amount of the control valves 15 and 17.
Although the relief pressures Pr1 and Pr2 at the inlets of 6 and 18 are indirectly detected, the lever operation amount of the remote control valves 19 and 20 may be directly detected as a signal corresponding to the operation amount of the control valves 15 and 17. .
【0110】[0110]
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、エンジン
回転数、ポンプ吐出圧力およびコントロール弁の操作量
信号から、運転中の油圧ポンプの流量を精度良く予測で
き、コントロール弁を操作した直後あるいは微操作時の
エンジン出力とポンプ吸収トルクとのバランスがくずれ
ることなく、エンジン目標回転数に実回転数を追従させ
ることができるとともに、エンジン目標回転数付近で実
回転数を安定に整定させることができる。According to the first aspect of the invention, the flow rate of the hydraulic pump during operation can be accurately predicted from the engine speed, the pump discharge pressure, and the operation amount signal of the control valve, and immediately after operating the control valve. Alternatively, the actual engine speed can be made to follow the engine target engine speed without losing the balance between the engine output and the pump absorption torque during fine operation, and the actual engine speed can be settled stably near the engine target engine speed. You can
【0111】請求項2記載の発明によれば、運転中の油
圧ポンプの流量を精度良く予測でき、コントロール弁を
操作した直後あるいは微操作時のエンジン出力とポンプ
吸収トルクとのバランスがくずれることなく、エンジン
目標回転数に実回転数を追従させることができる。ま
た、ファジィ推論を用いて、ポンプ吐出圧力および総予
測流量の各範囲に対する適合度と、エンジン実回転数の
規範回転数に対する回転数誤差との積で、学習的にポン
プ制御出力トルクを演算するため、運転中のポンプの出
力状態とエンジン回転数誤差に応じて油圧ポンプの制御
出力トルクを操作できる。すなわち、建設機械の機種、
個体差などによるポンプの出力状態が変化したり、例え
ば寒冷地または温暖地などの作業環境の変化や、エンジ
ン燃料の変化によるエンジン特性に伴うエンジン回転数
の動特性が変化しても、学習演算により各建設機械に応
じた油圧ポンプの制御が可能になる。さらに、前記学習
演算により、建設機械の機種が異なっても、同じ制御プ
ログラムで対応でき、機種毎の制御プログラムの変更作
業を無くすことができる。According to the second aspect of the present invention, the flow rate of the hydraulic pump during operation can be accurately predicted, and the balance between the engine output and the pump absorption torque immediately after the control valve is operated or during the fine operation is not disturbed. The actual engine speed can be made to follow the engine target engine speed. Further, the fuzzy inference is used to calculate the pump control output torque by learning with the product of the goodness of fit for each range of the pump discharge pressure and the total predicted flow rate and the rotational speed error of the actual engine rotational speed with respect to the reference rotational speed. Therefore, the control output torque of the hydraulic pump can be manipulated according to the output state of the pump during operation and the engine speed error. That is, the model of the construction machine,
Even if the output state of the pump changes due to individual differences, the working environment changes, for example, in cold regions or warm regions, or the dynamic characteristics of the engine speed change due to engine characteristics due to changes in engine fuel, learning calculation This enables control of the hydraulic pump according to each construction machine. Further, by the learning calculation, even if the model of the construction machine is different, the same control program can be used, and the work of changing the control program for each model can be eliminated.
【0112】請求項3記載の発明によれば、運転中の油
圧ポンプの流量を精度良く予測でき、コントロール弁を
操作した直後あるいは微操作時のエンジン出力とポンプ
吸収トルクとのバランスがくずれることなく、エンジン
目標回転数付近でエンジン実回転数を安定に整定させる
ことができる。また、ファジィ推論を用いて、エンジン
回転数誤差および時間当りの回転数変化量の各範囲に対
する適合度と、回転数誤差および回転数変化量から算出
される換算誤差との積で、学習的にポンプ制御出力を演
算するため、運転中のポンプの特性に応じて、また、エ
ンジン回転数誤差と回転数変化量に応じて油圧ポンプの
制御出力トルクを操作できる。すなわち、建設機械の機
種、個体差などによりポンプの出力状態が変化したり、
例えば寒冷地または温暖地などの作業環境の変化やエン
ジン燃料の変化による、エンジン特性に伴うエンジン回
転数の動特性が変化しても、学習演算により各建設機械
に応じた油圧ポンプの制御が可能になる。さらに、前記
学習演算により、建設機械の機種が異なっても、同じ制
御プログラムで対応が可能になり、機種毎の制御プログ
ラムの変更作業が無くすことができる。According to the third aspect of the invention, the flow rate of the hydraulic pump during operation can be accurately predicted, and the balance between the engine output and the pump absorption torque immediately after operating the control valve or during fine operation is not disturbed. The engine actual speed can be settled stably near the engine target speed. Also, using fuzzy inference, the product of the fitness of the engine speed error and the amount of change in the number of revolutions per time for each range and the conversion error calculated from the error in the number of revolutions and the amount of change in the number of revolutions Since the pump control output is calculated, the control output torque of the hydraulic pump can be manipulated according to the characteristics of the pump during operation, and also according to the engine speed error and the amount of change in speed. In other words, the output state of the pump changes due to the type of construction machine, individual differences,
Even if the dynamic characteristics of the engine speed change due to engine characteristics due to changes in the working environment such as cold regions or warm regions, or changes in engine fuel, the hydraulic pump can be controlled according to each construction machine by learning calculation. become. Further, by the learning calculation, the same control program can be used even if the model of the construction machine is different, and the work of changing the control program for each model can be eliminated.
【0113】請求項4記載の発明によれば、コントロー
ラに、エンジン回転数、ポンプ吐出圧力と、コントロー
ル弁の操作量あるいは操作量に相当する信号とを入力
し、コントローラにて運転中の油圧ポンプの流量を予測
し、油圧ポンプの制御出力トルクを演算してコントロー
ラの出力信号を電油変換弁に出力し、電油変換弁から出
力された制御圧力、リリーフ圧力およびポンプ吐出圧力
により、ポンプレギュレータで油圧ポンプの吐出流量調
整手段を制御するから、運転中の油圧ポンプの流量を精
度良く予測することができ、レバー操作直後あるいは微
操作時のエンジン出力とポンプ吸収トルクとのバランス
がくずれることなく、エンジン目標回転数に実回転数を
追従させたり、エンジン目標回転数付近で実回転数を安
定に整定させることができる。According to the fourth aspect of the present invention, the engine rotational speed, the pump discharge pressure, and the operation amount of the control valve or a signal corresponding to the operation amount are input to the controller, and the controller operates the hydraulic pump. Of the hydraulic pump, the control output torque of the hydraulic pump is calculated, the output signal of the controller is output to the electro-oil conversion valve, and the pump regulator is controlled by the control pressure, relief pressure and pump discharge pressure output from the electro-oil conversion valve. Since the discharge flow rate adjusting means of the hydraulic pump is controlled by, the flow rate of the hydraulic pump during operation can be accurately predicted, and the balance between the engine output and the pump absorption torque immediately after lever operation or during fine operation can be maintained. To make the actual rotation speed follow the engine target rotation speed, or to stabilize the actual rotation speed near the engine target rotation speed. It can be.
【図1】本発明の油圧ポンプの制御装置に係るパワーユ
ニット系の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a power unit system according to a control device for a hydraulic pump of the present invention.
【図2】同上パワーユニット系におけるエンジン出力を
100%使用する場合の、エンジン出力特性と目標回転
数との関係を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between an engine output characteristic and a target rotational speed when 100% of engine output in the power unit system is used.
【図3】同上パワーユニット系におけるエンジン出力を
100%以下にした場合の、エンジン出力特性と目標回
転数との関係を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between an engine output characteristic and a target rotational speed when the engine output in the power unit system is set to 100% or less.
【図4】同上パワーユニット系におけるポンプレギュレ
ータの特性を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing characteristics of a pump regulator in the above power unit system.
【図5】本発明に係るパワーユニット系のコントローラ
におけるポンプ制御演算機能上の第1実施形態を示すブ
ロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment of a pump control calculation function in the power unit system controller according to the present invention.
【図6】同上第1実施形態に関するファジィルールを示
す図表である。FIG. 6 is a table showing a fuzzy rule relating to the first embodiment.
【図7】同上第1実施形態に関するファジィルール前件
部のメンバーシップ関数の例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a membership function of a fuzzy rule antecedent part according to the first embodiment.
【図8】本発明に係るパワーユニット系のコントローラ
におけるポンプ制御演算機能上の第2実施形態を示すブ
ロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a second embodiment of the pump control calculation function in the power unit system controller according to the present invention.
【図9】同上第2実施形態に関するファジィルールを示
す図表である。FIG. 9 is a diagram showing a fuzzy rule relating to the second embodiment.
【図10】同上第2実施形態に関するファジィルール前
件部のメンバーシップ関数の例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a membership function of a fuzzy rule antecedent part according to the second embodiment.
【図11】油圧ショベルの斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a hydraulic excavator.
【図12】従来のパワーユニット系を示すブロック図で
ある。FIG. 12 is a block diagram showing a conventional power unit system.
9,10 油圧ポンプ
9a,10a 吐出流量調整手段としての斜板
11 エンジン
12,13 ポンプレギュレータ
14 電油変換弁としての電磁比例減圧弁
15,17 コントロール弁
16,18 リリーフ弁
21 コントローラ
Pp ポンプ吐出圧力
Pr1,Pr2 コントロール弁の操作量に相当するリリ
ーフ圧力
Ps 制御圧力
Q 総予測流量
Nset エンジン目標回転数
Nr エンジン規範回転数
Ne エンジン実回転数
ΔNe 回転数誤差
DNe 時間当りの回転数変化量
Δf 換算誤差
Tr 制御出力トルク9,10 Hydraulic pump 9a, 10a Swash plate as means for adjusting discharge flow rate 11 Engine 12, 13 Pump regulator 14 Electromagnetic proportional pressure reducing valve as electric oil conversion valve 15, 17 Control valve 16, 18 Relief valve 21 Controller Pp Pump discharge pressure Pr1, Pr2 Relief pressure Ps control pressure equivalent to control valve control amount Q Total predicted flow rate Nset Engine target speed Nr Engine reference speed Ne Engine actual speed ΔNe speed error DNe Speed change Δf conversion error per hour Tr control output torque
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 真澄 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−82402(JP,A) 特開 平10−89305(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 9/22 F04B 49/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masumi Nomura 2-5-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (56) References JP-A-10-82402 (JP, A) JP-A-10 -89305 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) E02F 9/22 F04B 49/00
Claims (4)
される可変容量型の油圧ポンプから吐出される圧油のポ
ンプ吐出圧力と、油圧ポンプからアクチュエータに供給
される圧油の方向および流量を制御するコントロール弁
の操作量に相当する信号とから、運転中の油圧ポンプの
流量変化を予測し、 この予測される油圧ポンプの流量変化から油圧ポンプの
制御出力トルクを演算し、 この制御出力トルクに基づいて油圧ポンプを制御するこ
とを特徴とする油圧ポンプの制御方法。1. An engine speed, a pump discharge pressure of pressure oil discharged from a variable displacement hydraulic pump driven by the engine, and a direction and a flow rate of pressure oil supplied from the hydraulic pump to an actuator are controlled. The change in the flow rate of the hydraulic pump during operation is predicted from the signal corresponding to the operation amount of the control valve, and the control output torque of the hydraulic pump is calculated from this predicted change in the flow rate of the hydraulic pump. A method for controlling a hydraulic pump, comprising: controlling the hydraulic pump.
プから吐出される圧油のポンプ吐出圧力および総予測流
量の各範囲に対する適合度と、エンジン目標回転数に対
応する規範回転数に対するエンジン実回転数の回転数誤
差との積により、油圧ポンプの制御出力トルクを演算
し、 運転中の油圧ポンプの出力状態およびエンジンの回転数
誤差に応じて油圧ポンプの制御出力トルクを操作するこ
とを特徴とする請求項1記載の油圧ポンプの制御方法。2. A fuzzy reasoning is used to adapt the degree of conformity of the pressure oil discharged from a plurality of hydraulic pumps to each range of the pump discharge pressure and the total predicted flow rate, and the engine actual speed to the reference speed corresponding to the engine target speed. The control output torque of the hydraulic pump is calculated by the product of the rotation speed and the rotation speed error, and the control output torque of the hydraulic pump is operated according to the output state of the hydraulic pump during operation and the engine rotation speed error. The method for controlling a hydraulic pump according to claim 1.
転数に対するエンジン実回転数の回転数誤差およびエン
ジン実回転数の時間当りの回転数変化量の各範囲に対す
る適合度と、回転数誤差および回転数変化量から算出さ
れる換算誤差との積により、油圧ポンプの制御出力トル
クを演算し、 運転中の油圧ポンプの特性、エンジンの回転数誤差およ
び回転数変化量に応じて油圧ポンプの制御出力トルクを
操作することを特徴とする請求項1記載の油圧ポンプの
制御方法。3. Using fuzzy inference, the degree of conformity with respect to each range of the rotational speed error of the actual engine rotational speed with respect to the engine target rotational speed and the rotational speed change amount of the actual engine rotational speed, the rotational speed error and the rotational speed. The control output torque of the hydraulic pump is calculated by the product of the conversion error calculated from the number change amount, and the control output of the hydraulic pump is calculated according to the characteristics of the operating hydraulic pump, the engine speed error and the engine speed change amount. The method for controlling a hydraulic pump according to claim 1, wherein the torque is operated.
ポンプと、 これらの油圧ポンプから吐出された圧油の方向および流
量を制御する複数のコントロール弁と、 これらのコントロール弁を経てアクチュエータに供給さ
れる圧油の圧力を設定する複数のリリーフ弁と、 エンジン回転数と、油圧ポンプから吐出される圧油のポ
ンプ吐出圧力と、リリーフ弁の入口におけるリリーフ圧
力とから、運転中の油圧ポンプの流量変化を予測し、油
圧ポンプの制御出力トルクを演算して出力するコントロ
ーラと、 このコントローラの出力信号を制御圧力に変換する電油
変換弁と、 制御圧力、リリーフ圧力およびポンプ吐出圧力により油
圧ポンプの吐出流量調整手段を制御するポンプレギュレ
ータとを具備したことを特徴とする油圧ポンプの制御装
置。4. An engine, a plurality of variable displacement hydraulic pumps driven by the engine, a plurality of control valves for controlling the direction and flow rate of pressure oil discharged from these hydraulic pumps, and these controls. From a plurality of relief valves that set the pressure of the pressure oil supplied to the actuator via the valve, the engine speed, the pump discharge pressure of the pressure oil discharged from the hydraulic pump, and the relief pressure at the inlet of the relief valve, A controller that predicts the flow rate change of the hydraulic pump during operation, calculates the control output torque of the hydraulic pump and outputs it, an electro-hydraulic conversion valve that converts the output signal of this controller into control pressure, control pressure, relief pressure and And a pump regulator for controlling the discharge flow rate adjusting means of the hydraulic pump according to the pump discharge pressure. Control device for hydraulic pump.
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- 1998-04-20 JP JP10934998A patent/JP3479451B2/en not_active Expired - Lifetime
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