JPH01312125A - 腕式作業機の制御方法 - Google Patents
腕式作業機の制御方法Info
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- JPH01312125A JPH01312125A JP14360888A JP14360888A JPH01312125A JP H01312125 A JPH01312125 A JP H01312125A JP 14360888 A JP14360888 A JP 14360888A JP 14360888 A JP14360888 A JP 14360888A JP H01312125 A JPH01312125 A JP H01312125A
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- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、パワーショベル等の腕式作業機の制御方法に
関する。
関する。
腕式作業機、例えばパワーショベルは第６図に示すよう
に、ブームシリンダ１で上下回動されるブーム２、この
ブーム２に対してアームシリンダ３で上下回動されるア
ーム４、このアーム４に対してパケットシリンダ５で」
二下回動されるパケット６を備え、図示しないブーム操
作弁、アーム操作弁、パケット操作弁を操作して各シリ
ンダを伸縮することで、ブーム２、アーム４、パケット
６を円弧軌跡に沿って回動させ、それによりパケット６
で土砂を掘削したり、積込みしたりするようになってい
る。
に、ブームシリンダ１で上下回動されるブーム２、この
ブーム２に対してアームシリンダ３で上下回動されるア
ーム４、このアーム４に対してパケットシリンダ５で」
二下回動されるパケット６を備え、図示しないブーム操
作弁、アーム操作弁、パケット操作弁を操作して各シリ
ンダを伸縮することで、ブーム２、アーム４、パケット
６を円弧軌跡に沿って回動させ、それによりパケット６
で土砂を掘削したり、積込みしたりするようになってい
る。
このように、ブーム２、アーム４、パケット６はそれぞ
れ円弧軌跡に沿って回動するので、パケット６を直線的
に移動させて直線掘削するにはブーム２とアーム４を同
時に回動させる必要があり、ブーム操作弁とアーム操作
弁をオペレータが同時に操作しなければならないからそ
の操作が大変面倒で熟練を要する。
れ円弧軌跡に沿って回動するので、パケット６を直線的
に移動させて直線掘削するにはブーム２とアーム４を同
時に回動させる必要があり、ブーム操作弁とアーム操作
弁をオペレータが同時に操作しなければならないからそ
の操作が大変面倒で熟練を要する。
例えば、パケット６を矢印方向に直線移動するにはアー
ムシリンダ３を伸張してアーム４を矢印イ方向に回動す
ると同時にブームシリンダ１を縮少してブーム２を矢印
口方向に回動してパケット６が直線移動するようにして
いる。
ムシリンダ３を伸張してアーム４を矢印イ方向に回動す
ると同時にブームシリンダ１を縮少してブーム２を矢印
口方向に回動してパケット６が直線移動するようにして
いる。
このようなブームシリンダ１の縮少とアームシリンダ３
の伸長を自動的に制御してパケット６を自動的に直線移
動させる制御方法か、例えば特開昭６２−１８９２２３
号公報に開示されている。
の伸長を自動的に制御してパケット６を自動的に直線移
動させる制御方法か、例えば特開昭６２−１８９２２３
号公報に開示されている。
つまり、第６図に示すように、アーム２の先端点のＸ軸
方向およびＹ軸方向の位置を指令する指令位置入力装置
］Ｏと、ブーム角、アーム角度検出器１１．１２と、該
ブーム角度、アーム角度に基づいてアーム先端点の現在
位置を算出する現在位置演算手段１３と、このアーム先
端点の現在位置と前記指令位置の差に基づいてアーム先
端点か指令位置へ移動するための速度ベクトルを算出す
る速度ベクトル演算手段１４と、この算出した速度ベク
トルと前記ブーム角、アーム角に基づいてブーム目標回
動速度とアーム目標回動速度を算出する回動速度演算手
段１５と、この算出した回動速度に基づいてブームシリ
ンダ１およびアームシリンダ３への圧油供給流量を制御
するブーム流量制御手段１６、アーム流量制御手段１７
を備え、ブーム先端部が指令位置となるようにブーム先
端部の現在位置をフィードバックしてブーム２、アーム
４を算出した回動速度となるようにブームシリンダ１、
アームシリンダ３を伸縮制御してパケット６を直線移動
させるようにしている。
方向およびＹ軸方向の位置を指令する指令位置入力装置
］Ｏと、ブーム角、アーム角度検出器１１．１２と、該
ブーム角度、アーム角度に基づいてアーム先端点の現在
位置を算出する現在位置演算手段１３と、このアーム先
端点の現在位置と前記指令位置の差に基づいてアーム先
端点か指令位置へ移動するための速度ベクトルを算出す
る速度ベクトル演算手段１４と、この算出した速度ベク
トルと前記ブーム角、アーム角に基づいてブーム目標回
動速度とアーム目標回動速度を算出する回動速度演算手
段１５と、この算出した回動速度に基づいてブームシリ
ンダ１およびアームシリンダ３への圧油供給流量を制御
するブーム流量制御手段１６、アーム流量制御手段１７
を備え、ブーム先端部が指令位置となるようにブーム先
端部の現在位置をフィードバックしてブーム２、アーム
４を算出した回動速度となるようにブームシリンダ１、
アームシリンダ３を伸縮制御してパケット６を直線移動
させるようにしている。
なお、具体的な算出については説明を省略する。
かかる制御方法であると、ブームシリンダ１、アームシ
リンダ３は、アーム先端部の位置、ブーム角、アーム角
に基づいて算出した目標回動速度に応じて伸縮制御され
るが、ブームシリンダ１、アームシリンダ３は質量や油
圧力、取付姿勢が異なるために動特性が相違すると共に
、掘削角、つまり直線掘削する方向か水平線となす角度
によりブームシリンダ］、アームシリンダ３への負荷と
なる慣性とブーム・アーム重量が大きく変化する為に常
に変化するので、算出した目標回動速度に応じてブーム
シリンダ１、アームシリンダ３を伸縮制御してもブーム
先端部が目標位置に正確に移動せずに、目標軌跡に対し
て誤差が生じてしまう。
リンダ３は、アーム先端部の位置、ブーム角、アーム角
に基づいて算出した目標回動速度に応じて伸縮制御され
るが、ブームシリンダ１、アームシリンダ３は質量や油
圧力、取付姿勢が異なるために動特性が相違すると共に
、掘削角、つまり直線掘削する方向か水平線となす角度
によりブームシリンダ］、アームシリンダ３への負荷と
なる慣性とブーム・アーム重量が大きく変化する為に常
に変化するので、算出した目標回動速度に応じてブーム
シリンダ１、アームシリンダ３を伸縮制御してもブーム
先端部が目標位置に正確に移動せずに、目標軌跡に対し
て誤差が生じてしまう。
本発明者が、前述の従来の制御方法により実際にパケッ
トを直線移動させた時の軌跡を測定したところ、第７図
のように目標軌跡に対して誤差が生じ、特に移動初期に
おいて誤差が大となった。
トを直線移動させた時の軌跡を測定したところ、第７図
のように目標軌跡に対して誤差が生じ、特に移動初期に
おいて誤差が大となった。
そこで、本発明は目標軌跡に沿って誤差なく移動できる
ようにした腕式作業機の制御方法を提供することを目的
とする。
ようにした腕式作業機の制御方法を提供することを目的
とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕作業機駆動シリ
ンダの動特性に基づく伝達関数を変更する位置フィード
バックゲインを設け、掘削テストを行なうことで目標軌
跡に対する誤差が最小となるゲイン値を求め、実際に作
業する時にはその作業内容に応じたゲイン値とする制御
方法であり、これにより、目標軌跡に対して誤差なく精
度良く直線掘削できる。
ンダの動特性に基づく伝達関数を変更する位置フィード
バックゲインを設け、掘削テストを行なうことで目標軌
跡に対する誤差が最小となるゲイン値を求め、実際に作
業する時にはその作業内容に応じたゲイン値とする制御
方法であり、これにより、目標軌跡に対して誤差なく精
度良く直線掘削できる。
第１図に示すように、従来の制御装置おけるブーム流量
制御手段１６とアーム流量制御手段１７に、ブーム用伝
達関数ＧＢ （Ｓ）とアーム用伝達関数ＧＡ （Ｓ）及
びブーム用位置フィードバックゲインＫＢとアーム用位
置フィードバックゲインＫＡを設けると共に、このブー
ム用、アーム用位置フィードバックゲインＫＢ、ＫＡを
任意に変更できるようにする。
制御手段１６とアーム流量制御手段１７に、ブーム用伝
達関数ＧＢ （Ｓ）とアーム用伝達関数ＧＡ （Ｓ）及
びブーム用位置フィードバックゲインＫＢとアーム用位
置フィードバックゲインＫＡを設けると共に、このブー
ム用、アーム用位置フィードバックゲインＫＢ、ＫＡを
任意に変更できるようにする。
２０．２１はブーム、アーム目標回動速度＆γ、汐γか
らブーム、アーム目標角度αγ、βγを算出する回路、
２２．２３はブーム、アーム目標角度αγ、βγよりＸ
方向、Ｙ方向の移動ストロークを算出する回路、２４．
２５はＸ・Ｙ方向の移動ストロークに基づいてブームシ
リンダ１、アームシリンダ３に流量を供給する流量制御
部である。
らブーム、アーム目標角度αγ、βγを算出する回路、
２２．２３はブーム、アーム目標角度αγ、βγよりＸ
方向、Ｙ方向の移動ストロークを算出する回路、２４．
２５はＸ・Ｙ方向の移動ストロークに基づいてブームシ
リンダ１、アームシリンダ３に流量を供給する流量制御
部である。
そして、前記ブーム用伝達関数ＧＢ （Ｓ）とアーム用
伝達関数ＧＡ （Ｓ）はブームシリンダ１、アームシリ
ンダ３の動特性に基づいてブーム・アーム目標角度αａ
１βａを補正するようにしであると共に、ブーム用、ア
ーム用位置フィードバックゲインＫＢ、ＫＡを変更する
ことでブーム用、アーム用伝達関数ＧＢ （Ｓ） 、Ｇ
Ａ （Ｓ）が異なるようにしである。
伝達関数ＧＡ （Ｓ）はブームシリンダ１、アームシリ
ンダ３の動特性に基づいてブーム・アーム目標角度αａ
１βａを補正するようにしであると共に、ブーム用、ア
ーム用位置フィードバックゲインＫＢ、ＫＡを変更する
ことでブーム用、アーム用伝達関数ＧＢ （Ｓ） 、Ｇ
Ａ （Ｓ）が異なるようにしである。
なお、他の構成は従来技術と同様である。
次に制御方法を説明する。
第２図に示すように、ブーム用位置フィードバックゲイ
ンＫＢを縦軸、アーム用位置フィードバックゲインＫＡ
を横軸として各等間隔に数種の値を設定し、この各位に
より直線掘削テストを行なった。
ンＫＢを縦軸、アーム用位置フィードバックゲインＫＡ
を横軸として各等間隔に数種の値を設定し、この各位に
より直線掘削テストを行なった。
この各直線掘削テストにおける掘削開始時の目標軌跡（
指令値）と実際の軌跡との最大誤差Ωを測定し、その誤
差を第２図中に、その各位と対応する位置に数値で記載
した。
指令値）と実際の軌跡との最大誤差Ωを測定し、その誤
差を第２図中に、その各位と対応する位置に数値で記載
した。
例えば、ブーム用位置フィードバックゲインＫＢを１０
とし、アーム用位置フィードバックゲインＫＡを１．０
，１５，２０，２５．３０とした時の最大誤差ρは１０
．９，１１．．０゜１６．３，１９．２，２２．７とな
った。
とし、アーム用位置フィードバックゲインＫＡを１．０
，１５，２０，２５．３０とした時の最大誤差ρは１０
．９，１１．．０゜１６．３，１９．２，２２．７とな
った。
この数値より最大誤差が同じになると推定される各ゲイ
ン値を曲線で結んだところ第３図に示すようになった。
ン値を曲線で結んだところ第３図に示すようになった。
この第３図より最大誤差か最小となるブーム用位置フィ
ードバックゲインＫＢ、アーム用位置フィードバックゲ
インＫＡの組み合わせはＫＢ＝１．９．５、ＫＡ＝２１
．５と推定される。
ードバックゲインＫＢ、アーム用位置フィードバックゲ
インＫＡの組み合わせはＫＢ＝１．９．５、ＫＡ＝２１
．５と推定される。
この各ゲインＫＢ＝１９．５、ＫＡ＝２１．５を第１図
に示すブーム、アーム流量制御手段１６゜１７に設定し
て、直線掘削テストを行ない、その時の誤差を測定した
ところ第４図のようになった。
に示すブーム、アーム流量制御手段１６゜１７に設定し
て、直線掘削テストを行ない、その時の誤差を測定した
ところ第４図のようになった。
これにより、掘削開始時の最大誤差Ωは小さくなると共
に、掘削途中での目標軌跡に対する誤差も少なくなるこ
とが判る。
に、掘削途中での目標軌跡に対する誤差も少なくなるこ
とが判る。
以上の説明は掘削角がゼロの時、つまり水平直線掘削の
場合であるが、水平線に対して傾斜した傾斜面を直線掘
削する場合、つまり異なる掘削角で直線掘削する場合に
は掘削角を変えて掘削テストを行なうと共に、前述と同
様にして最大誤差が最小となる各ゲイン値を求め、この
ゲイン値を最小二乗法等で曲線で結ぶことにより、この
ゲイン値を掘削角の関数として表わす。
場合であるが、水平線に対して傾斜した傾斜面を直線掘
削する場合、つまり異なる掘削角で直線掘削する場合に
は掘削角を変えて掘削テストを行なうと共に、前述と同
様にして最大誤差が最小となる各ゲイン値を求め、この
ゲイン値を最小二乗法等で曲線で結ぶことにより、この
ゲイン値を掘削角の関数として表わす。
そして、実際に掘削する時にはその掘削角に応じたゲイ
ン値となるように可変化することで、常に目標軌跡に対
して誤差の少ない高精度で直線掘削を行なうことができ
る。
ン値となるように可変化することで、常に目標軌跡に対
して誤差の少ない高精度で直線掘削を行なうことができ
る。
具体的には第５図に示すように、傾斜面の傾斜角（掘削
角）をＺ軸、ブーム用位置フィードバックゲインＫＢを
Ｘ軸、アーム用位置フィードバックゲインＫＡをＹ軸に
とった三次元グラフを書き、傾斜角を数種の値として、
各傾斜角における誤差を最小とする各ゲインＫＢ、ＫＡ
の値をそれぞれ求め、その各位を最小二乗法等で曲線で
結ぶことにより、各傾斜角の時の誤差を最小とする各ゲ
イン値を推定でき、これによって、掘削作業範囲全域で
誤差が最小となるような各ゲインＫＢ、ＫＡの値を傾斜
角の関数、つまり、ＫＢ＝ｆ１ （θ） 、ＫＡ＝ ｆ
２ （θ）として求めることができる。
角）をＺ軸、ブーム用位置フィードバックゲインＫＢを
Ｘ軸、アーム用位置フィードバックゲインＫＡをＹ軸に
とった三次元グラフを書き、傾斜角を数種の値として、
各傾斜角における誤差を最小とする各ゲインＫＢ、ＫＡ
の値をそれぞれ求め、その各位を最小二乗法等で曲線で
結ぶことにより、各傾斜角の時の誤差を最小とする各ゲ
イン値を推定でき、これによって、掘削作業範囲全域で
誤差が最小となるような各ゲインＫＢ、ＫＡの値を傾斜
角の関数、つまり、ＫＢ＝ｆ１ （θ） 、ＫＡ＝ ｆ
２ （θ）として求めることができる。
作業機駆動シリンダの動特性に基づく伝達関数を、作業
条件に応じた値とすることができるから、指令値、つま
り目標軌跡に対する実際の軌跡を誤差を少なくして精度
良く直線掘削できる。
条件に応じた値とすることができるから、指令値、つま
り目標軌跡に対する実際の軌跡を誤差を少なくして精度
良く直線掘削できる。
第１図は本発明に係る制御装置のブロック説明図、第２
図、第３図はゲイン値を求める説明用図表、第４図は目
標軌跡と実際の軌跡の誤差を示すグラフ、第５図は掘削
角を変更した場合のゲイン値を求める説明図、第６図は
従来の制御装置のブロック説明図、第７図はその目標軌
跡と実際の軌跡の誤差を示すグラフ。 出願人 株式会社 小 松 製 作 所代理人 弁
理士 米 原 正 章
図、第３図はゲイン値を求める説明用図表、第４図は目
標軌跡と実際の軌跡の誤差を示すグラフ、第５図は掘削
角を変更した場合のゲイン値を求める説明図、第６図は
従来の制御装置のブロック説明図、第７図はその目標軌
跡と実際の軌跡の誤差を示すグラフ。 出願人 株式会社 小 松 製 作 所代理人 弁
理士 米 原 正 章
Claims (1)
- 腕式作業機の先端部を、指令された目標位置と現在の位
置との差に基づいて指令された目標位置となるように作
業機駆動シリンダに流体を供給制御する腕式作業機の制
御方法において、作業機駆動シリンダの動特性に基づく
伝達関数を変更する位置フィードバックゲインを設ける
と共に、掘削テストを行なうことで指令値との誤差が最
小となる位置フィードバックゲイン値を予じめ求め、実
際の掘削時にはその作業条件に応じたゲイン値とするこ
とを特徴とする腕式作業機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14360888A JPH01312125A (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 腕式作業機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14360888A JPH01312125A (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 腕式作業機の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01312125A true JPH01312125A (ja) | 1989-12-15 |
Family
ID=15342687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14360888A Pending JPH01312125A (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 腕式作業機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01312125A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2667367A1 (fr) * | 1990-09-29 | 1992-04-03 | Danfoss As | Procede pour commander le mouvement d'un appareil de travail mobile hydrauliquement, et dispositif associe de commande de trajectoires. |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5817938A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-02-02 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧シヨベル等の作業具軌跡制御方法 |
| JPS62264222A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-17 | Kobe Steel Ltd | 建設機械における作業機の位置決め制御装置 |
-
1988
- 1988-06-13 JP JP14360888A patent/JPH01312125A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5817938A (ja) * | 1981-07-24 | 1983-02-02 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧シヨベル等の作業具軌跡制御方法 |
| JPS62264222A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-17 | Kobe Steel Ltd | 建設機械における作業機の位置決め制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2667367A1 (fr) * | 1990-09-29 | 1992-04-03 | Danfoss As | Procede pour commander le mouvement d'un appareil de travail mobile hydrauliquement, et dispositif associe de commande de trajectoires. |
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