JPH07101364B2 - Automatic control device for hydraulic drive machine - Google Patents
Automatic control device for hydraulic drive machineInfo
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- JPH07101364B2 JPH07101364B2 JP2270941A JP27094190A JPH07101364B2 JP H07101364 B2 JPH07101364 B2 JP H07101364B2 JP 2270941 A JP2270941 A JP 2270941A JP 27094190 A JP27094190 A JP 27094190A JP H07101364 B2 JPH07101364 B2 JP H07101364B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧ショベルの直線掘削制御や、クレーンの
水平引込み制御等に適用され、油圧駆動部の非線形を補
償する手段を備えた油圧駆動機械の自動制御装置に関す
るものである。The present invention is applied to linear excavation control of a hydraulic excavator, horizontal retraction control of a crane, and the like, and a hydraulic drive having means for compensating for non-linearity of a hydraulic drive unit. The present invention relates to an automatic control device for a machine.
一般に、クレーンやショベル等の油圧駆動機械では、そ
の可動部位を作動させるためのアクチュエータ(油圧シ
リンダ)の非線形性、特にその不感帯を補うことが重要
な課題となる。Generally, in hydraulically driven machines such as cranes and shovels, it is an important issue to compensate for the non-linearity of actuators (hydraulic cylinders) for operating the movable parts thereof, especially the dead zone thereof.
すなわち、上記アクチュエータは、厳密には出力に比例
した速度で作動するのではなく、作動開始時を例にとる
と、一定値以上の信号を受けるまでは全く作動しない特
性を持っている。このような不感帯領域は、特に油圧駆
動機械のアクチュエータ(すなわち油圧駆動部)に顕著
に現われるものであり、これを無視して高精度の油圧駆
動制御を進めることは事実上困難とされている。That is, strictly speaking, the actuator does not operate at a speed proportional to the output, but has a characteristic that it does not operate at all until a signal of a certain value or more is received, for example, when the operation is started. Such a dead zone region remarkably appears particularly in the actuator (that is, the hydraulic drive unit) of the hydraulic drive machine, and it is practically difficult to ignore this and proceed with high-precision hydraulic drive control.
そこで従来は、上記のような油圧駆動部の不感帯を補償
するための一定の不感帯補償値を予め設定しておき、こ
の不感帯補償値によって実際の制御量を補正する制御が
行われている。Therefore, conventionally, a constant dead zone compensation value for compensating the dead zone of the hydraulic drive unit as described above is set in advance, and control is performed to correct the actual control amount by the dead zone compensation value.
上記油圧駆動部の不感帯特性は必ずしも一定でなく、一
般には個々にばらつきがある。従って、上記のように一
定の不感帯補償値で不感帯補償を行う場合、個々の油圧
駆動部の特性を考慮した補正を行うことができず、より
精度の高い制御の実現が望まれる。The dead band characteristic of the hydraulic drive unit is not always constant, but generally varies from one to another. Therefore, when performing the dead zone compensation with a constant dead zone compensation value as described above, it is not possible to perform the correction in consideration of the characteristics of each hydraulic drive unit, and it is desired to realize more accurate control.
このように油圧機器部の特性にばらつきがありながら、
制御精度を高く維持するためには、上記特性に応じて不
感帯補償を微調整する必要がある。ところが、このよう
な不感帯補償値の調整を機械の1台1台について製造段
階で行っていたのでは、膨大な時間と手間を要するとと
もに、制御装置の量産化の妨げとなり、低コスト化の多
きな妨げとなる。また、上記のようなばらつきを抑える
ために、単なる電磁比例減圧弁に代えてマイナーフィー
ドバックシステムを備えたサーボ弁を用いたり、各所に
センサを設けてマイナーフィードバックループを構成し
たりしても、これによるコスト高は免れ得ない。In this way, while there are variations in the characteristics of the hydraulic equipment,
In order to maintain high control accuracy, it is necessary to finely adjust the dead zone compensation according to the above characteristics. However, if such a dead zone compensation value adjustment is performed at the manufacturing stage for each machine, it will take an enormous amount of time and labor, and will hinder mass production of the control device, resulting in a large cost reduction. It becomes a hindrance. In addition, in order to suppress the above variations, even if a servo valve equipped with a minor feedback system is used in place of a simple electromagnetic proportional pressure reducing valve, or sensors are provided at various places to form a minor feedback loop, The high cost due to is inevitable.
また、上記油圧駆動部の動特性の非線形は、上記のよう
な不感帯のみに起因するものではなく、例えば油圧駆動
部への出力に対する実際の作動速度の特性(傾き)も、
上記非線形を引起こす大きな要因となっている。Further, the non-linearity of the dynamic characteristics of the hydraulic drive unit is not caused only by the dead zone as described above. For example, the characteristic (inclination) of the actual operating speed with respect to the output to the hydraulic drive unit,
It is a major factor causing the above-mentioned non-linearity.
本発明は、このような事情に鑑み、油圧駆動部の特性の
ばらつきに応じた非線形補償の調整を自動的に行うこと
により、低コストの構造で制御精度の向上を図ることが
できる油圧駆動機械の自動制御装置を提供することを目
的とする。In view of such circumstances, the present invention is capable of improving control accuracy with a low-cost structure by automatically adjusting non-linear compensation according to variations in characteristics of a hydraulic drive unit. It is an object of the present invention to provide an automatic control device.
本発明は、油圧駆動部の駆動量を検出する検出手段と、
この検出手段の検出信号が入力され、これに基づいて上
記油圧駆動部の駆動制御を行う制御手段とを備え、この
制御手段に、上記油圧駆動部の不感帯を補償する不感帯
補償手段と、上記油圧駆動部の非線形性を補償する非線
形補償手段とが設けられた油圧駆動機械の自動制御装置
において、上記制御手段のモードを通常制御モードと調
整モードとに切換えるとともに、調整モードでは不感帯
補償調整モード、補正ゲイン設定モードの順にモードを
切換えるモード切換手段と、上記不感帯補償値設定モー
ドにおいて出力値を変化させながら油圧駆動部の制御信
号を出力する信号出力手段と、上記出力値と実際の油圧
駆動部の駆動量との関係から不感帯補償値の調整に関す
る値を演算する不感帯補償調整演算手段と、この演算さ
れた不感帯補償値の調整に関する値を記憶する不感帯補
償調整記憶手段と、上記補正ゲイン設定モードにおいて
互いに出力値の異なる複数種の信号の出力で油圧駆動部
を実際に作動させるゲイン設定用信号出力手段と、この
油圧駆動部の作動速度を検出する速度検出手段と、この
検出された速度と上記出力値との関係、予め設定された
上記出力値に対する作動速度の特性値、及び上記不感帯
補償調整記憶手段で記憶された値に基づいて補正ゲイン
を演算する補正ゲイン演算手段と、この補正ゲイン演算
手段により演算された補正ゲインを記憶する補正ゲイン
記憶手段とを備えるとともに、上記不感帯補償調整記憶
手段により記憶された不感帯補償に関する値を取込んだ
不感帯補償値で上記通常制御モードにおいて実際の不感
帯補償を行うように上記不感帯補償手段を構成し、上記
通常制御モードにおいて上記補正ゲイン記憶手段に記憶
された補正ゲインを取り込んだ非線形補償を行うように
上記非線形補償手段を構成したものである。The present invention is a detection means for detecting the drive amount of the hydraulic drive unit,
The detection signal of the detection means is input, and a control means for controlling the drive of the hydraulic drive section based on the detection signal is provided. The control means includes a dead zone compensating means for compensating the dead zone of the hydraulic drive section, and the hydraulic pressure. In the automatic control device of the hydraulic drive machine provided with the non-linear compensation means for compensating the non-linearity of the drive unit, while switching the mode of the control means between the normal control mode and the adjustment mode, the dead zone compensation adjustment mode in the adjustment mode, Mode switching means for switching the modes in the order of the correction gain setting mode, signal output means for outputting the control signal of the hydraulic drive unit while changing the output value in the dead zone compensation value setting mode, the output value and the actual hydraulic drive unit. Dead zone compensation adjustment calculation means for calculating a value relating to the adjustment of the dead zone compensation value from the relationship with the drive amount of Dead band compensation adjustment storage means for storing values related to adjustment, gain setting signal output means for actually operating the hydraulic drive unit by output of a plurality of kinds of signals having different output values in the correction gain setting mode, and this hydraulic drive The speed detection means for detecting the operation speed of the section, the relationship between the detected speed and the output value, the characteristic value of the operation speed with respect to the preset output value, and the dead zone compensation adjustment storage means are stored. A correction gain calculation means for calculating a correction gain based on the value and a correction gain storage means for storing the correction gain calculated by the correction gain calculation means are provided, and the dead zone compensation stored by the dead zone compensation adjustment storage means is provided. The dead band compensation value is set so that the actual dead band compensation is performed in the normal control mode. Configure stage is obtained by forming the nonlinear compensating unit to perform nonlinear compensation incorporating the correction gain stored in the correction gain storing means in the normal control mode.
上記装置において、調整モードでは、まず不感帯補償値
調整モードに切換えられ、このモードにおいて出力値と
実際の油圧駆動部の駆動量との関係を求めることによ
り、この関係から不感帯補償値の調整に関する値が演算
され、記憶される。その後、補正ゲイン設定モードに切
換えられ、このモードでは、上記不感帯補償値の調整を
考慮して適正な補正ゲインの設定がなされる。そして、
上記不感帯補償値の調整及び補正ゲインに関する値を加
味した制御が通常制御モードで行われることにより、油
圧駆動部の特性のばらつきを考慮した適正な制御が実行
されることとなる。In the above apparatus, in the adjustment mode, the dead zone compensation value adjustment mode is first switched to, and in this mode, the relationship between the output value and the actual drive amount of the hydraulic drive unit is obtained. Is calculated and stored. After that, the mode is switched to the correction gain setting mode, and in this mode, an appropriate correction gain is set in consideration of the adjustment of the dead zone compensation value. And
By performing the control in consideration of the adjustment of the dead zone compensation value and the value related to the correction gain in the normal control mode, appropriate control can be executed in consideration of the characteristic variation of the hydraulic drive unit.
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第3図は、本発明の自動制御装置を備えた油圧駆動機械
の一例として油圧ショベルを示したものであり、この図
は法面掘削作業中の状態を示している。上記油圧ショベ
ル本体の旋回体1には俯仰可能にブーム(可動部位)2
が枢着され、このブーム2の先端にアーム(可動部位)
3が、このアーム3の先端にバケット(可動部位)4が
各々回動可能に枢着されている。ブーム2、アーム3、
およびバケット4の駆動は、それぞれブームシリンダ
(油圧駆動部)5、アームシリンダ(油圧駆動部)6、
バケットシリンダ(油圧駆動部)7の伸縮作動により行
われる。FIG. 3 shows a hydraulic excavator as an example of a hydraulic drive machine provided with the automatic control device of the present invention, and this figure shows a state during slope excavation work. A boom (movable part) 2 can be lifted on the revolving structure 1 of the hydraulic excavator body.
Is pivoted, and the arm (movable part) is attached to the tip of the boom 2.
A bucket (movable part) 4 is rotatably attached to the tip of the arm 3. Boom 2, arm 3,
And the bucket 4 are driven by a boom cylinder (hydraulic drive unit) 5, an arm cylinder (hydraulic drive unit) 6,
This is performed by expanding and contracting the bucket cylinder (hydraulic drive unit) 7.
上記各枢着点またはその近傍には、第1図に示すような
各種検出器、すなわち、ブーム1の対地角度θ1を検出
するブーム角度検出器(検出手段)8、ブーム2に対す
るアーム3の角度α2を検出するアーム角度検出器(検
出手段)9、バケット4の対地角度を検出するバケット
角度検出器(検出手段)10が配設されている。Various detectors as shown in FIG. 1, that is, a boom angle detector (detection means) 8 for detecting a ground angle θ 1 of the boom 1 and an arm 3 for the boom 2 are provided at or near the pivot points. An arm angle detector (detection means) 9 for detecting the angle α2 and a bucket angle detector (detection means) 10 for detecting the ground angle of the bucket 4 are provided.
旋回体1の運転室内にはアーム3を手動制御するための
アームレバー(図示せず)が設けられ、その操作速度
は、アーム上げ、下げ両方向についてリモコン弁のパイ
ロット圧からアームレバーパイロット圧検出器11,12よ
り検出されるようになっている。An arm lever (not shown) for manually controlling the arm 3 is provided in the driver's cab of the revolving structure 1, and the operating speed of the arm lever is from the pilot pressure of the remote control valve to the arm lever pilot pressure detector for both arm raising and lowering directions. It is detected from 11,12.
さらに、上記運転室内には、掘削角度設定スイッチ13、
自動・手動切換スイッチ14、およびPIDスイッチ等から
なるモード切換スイッチ(モード切換手段)15が設けら
れている。掘削角度設定スイッチ13は、第3図に示され
るような法面Gの傾斜角度βを目標掘削角度として設定
するものである。また、バケット4が掘削開始地点に所
定の姿勢で置かれた状態で自動・手動切換スイッチ14が
自動側にセットされることにより、このときのアーム先
端Bの法面に対する高さ位置およびバケット対地角度が
それぞれ目標地ybo,θ30として設定されるようになっ
ている。Further, the excavation angle setting switch 13,
An automatic / manual switch 14 and a mode switch (mode switching means) 15 including a PID switch and the like are provided. The excavation angle setting switch 13 sets the inclination angle β of the slope G as shown in FIG. 3 as the target excavation angle. Further, the automatic / manual changeover switch 14 is set to the automatic side in a state where the bucket 4 is placed in a predetermined posture at the excavation start point, so that the height position of the arm tip B at this time with respect to the slope and the bucket ground. The angles are set as the destinations ybo and θ 30 , respectively.
なお、第3図において、α3はアーム3に対するバケッ
ト角度、l1はアーム基端0からブーム先端Aまでの距
離、l2はブーム先端Aからアーム先端Bまでの距離(ア
ーム長さ)を示す。またxは水平座標軸、yは垂直座標
軸で、法面掘削の場合、この座標軸x,yに対し掘削角度
β分だけ回転した座標軸x′,y′に基づいてアーム先端
B位置の座標計算が行われる。In FIG. 3, α 3 is the bucket angle with respect to the arm 3, l 1 is the distance from the arm base end 0 to the boom tip A, and l 2 is the distance from the boom tip A to the arm tip B (arm length). Show. Further, x is a horizontal coordinate axis and y is a vertical coordinate axis. In the case of slope excavation, the coordinate calculation of the arm tip B position is performed based on the coordinate axes x ′, y ′ rotated by the excavation angle β with respect to the coordinate axes x, y. Be seen.
上記各検出器8〜12の検出信号、各種スイッチ13〜15の
スイッチ信号はコントローラ16に入力される。このコン
トローラ16は、上記アームレバーの操作に基づき制御信
号を出力し、アームシリンダ油圧制御部17、ブームシリ
ンダ油圧制御部18、およびバケットシリンダ油圧制御部
19を通じてアームシリンダ6、ブームシリンダ5および
バケットシリンダ7の駆動制御を行う。The detection signals of the detectors 8 to 12 and the switch signals of the various switches 13 to 15 are input to the controller 16. The controller 16 outputs a control signal based on the operation of the arm lever, and the arm cylinder hydraulic pressure control unit 17, the boom cylinder hydraulic pressure control unit 18, and the bucket cylinder hydraulic pressure control unit.
Drive control of the arm cylinder 6, the boom cylinder 5, and the bucket cylinder 7 is performed through 19.
この実施例では、アーム3のみがアームレバーの操作で
手動運転されるとともに、このアーム3の回動に伴っ
て、アーム先端Bの法面Gに対する対地高さ位置yb′お
よびバケット対地角度θ3をそれぞれ上記目標値に保ち
つつ掘削を行うようなブーム2およびバケット4の駆動
制御が自動的に行われるようになっており、上記コント
ローラ(制御手段)16は、バケット4を第3図矢印方向
に直線移動させるために必要なブーム2(ブームシリン
ダ5)およびバケット4(バケットシリンダ7)の制御
量を演算し、これを出力する。In this embodiment, only the arm 3 is manually operated by operating the arm lever, and with the rotation of the arm 3, the ground height position yb ′ with respect to the slope G of the arm tip B and the bucket ground angle θ 3 Drive control of the boom 2 and the bucket 4 is performed automatically so as to excavate the bucket 4 while keeping the target values at the target values. The controller (control means) 16 controls the bucket 4 to move in the direction of the arrow in FIG. The control amount of the boom 2 (boom cylinder 5) and the bucket 4 (bucket cylinder 7) required for the linear movement is calculated and output.
このコントローラ16は、第2図に示されるように、ディ
ジタル演算部20、A/D変換器21、RAM22、ROM23、EEPROM2
4、およびD/A変換器25を備え、上記各種検出信号および
指令信号(スイッチ信号)はA/D変換器21を通じてディ
ジタル演算部20に入力される。このディジタル演算部20
からD/A変換器25を通じて出力された電圧は、電圧電流
変換器26で変換された後、電磁比例減圧弁27によって油
圧に変換され、これにより各シリンダ5〜7の作動速度
制御が実行される。As shown in FIG. 2, the controller 16 includes a digital arithmetic unit 20, an A / D converter 21, a RAM 22, a ROM 23, and an EEPROM2.
4 and a D / A converter 25, and the various detection signals and command signals (switch signals) are input to the digital arithmetic unit 20 through the A / D converter 21. This digital operation unit 20
The voltage output from the D / A converter 25 is converted by the voltage / current converter 26 and then converted into hydraulic pressure by the electromagnetic proportional pressure reducing valve 27, whereby the operating speed control of each cylinder 5-7 is executed. It
このコントローラ16は、上記モード切換スイッチ15の操
作によって、通常制御モードと調整モードとに切換えら
れるとともに、調整モードは次の順序で各モードに切換
えられるようになっている。The controller 16 is switched between the normal control mode and the adjustment mode by operating the mode changeover switch 15, and the adjustment mode is switched to each mode in the following order.
(1)位置検出器8〜10のオフセット値調整モード (2)シリンダ5〜7のアクチュエータ不感帯補償値調
整モード (3)各シリンダ5〜7のアクチュエータ補正ゲイン設
定モード (4)ブームフィードフォワードゲイン調整モード (5)バケットフィードフォワードゲイン調整モード (6)ブームフィードバックゲイン調整モード (7)バケットフィードバックゲイン調整モード 次に、これらの各モードにおいて行われる制御内容を以
下に詳述する。(1) Offset value adjustment mode for position detectors 8-10 (2) Actuator dead zone compensation value adjustment mode for cylinders 5-7 (3) Actuator correction gain setting mode for each cylinder 5-7 (4) Boom feedforward gain adjustment Mode (5) Bucket feedforward gain adjustment mode (6) Boom feedback gain adjustment mode (7) Bucket feedback gain adjustment mode Next, the details of the control performed in each of these modes will be described in detail below.
※ 通常制御モード このモードは、後に詳述する各調整モードにより各制御
要素の微調整が予め行われた状態で実際の法面掘削作業
を行うためのモードである。* Normal control mode This mode is a mode for performing actual slope excavation work after fine adjustment of each control element has been performed in advance by each adjustment mode described in detail later.
第4図は、このモードに切換えられた時のコントローラ
16の制御内容を示すブロック線図である。このコントロ
ーラ16は、アーム制御ブロック16a、ブーム制御ブロッ
ク16b、およびバケット制御ブロック16cに大別される。Fig. 4 shows the controller when switched to this mode.
It is a block diagram which shows the control content of 16. The controller 16 is roughly divided into an arm control block 16a, a boom control block 16b, and a bucket control block 16c.
(a) アーム制御ブロック16a このブロック16aでは、まず、アームレバーパイロット
圧検出器11(12)からのアームレバー信号に演算手段28
によって所定のゲインが乗算されて基本制御量u21が出
力される。これにアームリンク補正手段29による補正が
加えられて1次補正制御量u22が出力され、さらに非線
形補償手段30により補正された2次補正制御量u2がアー
ムシリンダ6の制御量として出力される。(A) Arm control block 16a In this block 16a, first, the calculating means 28 is applied to the arm lever signal from the arm lever pilot pressure detector 11 (12).
Is multiplied by a predetermined gain to output the basic control amount u 21 . The correction by the arm link correction means 29 is added to this to output the primary correction control amount u 22 , and the secondary correction control amount u 2 corrected by the nonlinear compensation means 30 is output as the control amount of the arm cylinder 6. It
上記アームリンク補正手段29は、実際のアームシリンダ
6の伸縮速度とアーム3の回動角速度とが厳密には比例
関係にないことを考慮し、これらの関係がシリンダ全ス
トロークを通じて比例関係に保たれるように所定の補正
を加えるものである。In consideration of the fact that the actual expansion / contraction speed of the arm cylinder 6 and the rotation angular speed of the arm 3 are not in a strict proportional relationship, the arm link correcting means 29 keeps these relationships in a proportional relationship over the entire cylinder stroke. As described above, a predetermined correction is added.
非線形補償手段30は、前記第2図に示される電磁比例減
圧弁27の不感帯や、切換弁のスプールストロークと開度
との非線形性等に起因して、電磁比例減圧弁への出力電
流値とアームシリンダ6の伸縮速度との間に非線形性が
生じるのを考慮し、これを補正して線形性を保つもので
あり、後に詳述するアームアクチュエータ補正ゲイン記
憶手段31a、およびアームアクチュエータ不感帯補償微
調整値記憶手段(不感帯補償調整記憶手段)31bにより
各々記憶された補正ゲインおよび不感帯補償微調整値を
取込んだ演算を行う。The non-linear compensating means 30 determines the output current value to the electromagnetic proportional pressure reducing valve due to the dead zone of the electromagnetic proportional pressure reducing valve 27 shown in FIG. 2 and the non-linearity between the spool stroke and the opening of the switching valve. In consideration of the occurrence of non-linearity with the expansion / contraction speed of the arm cylinder 6, this is corrected to maintain linearity. The arm actuator correction gain storage means 31a and arm actuator dead zone compensation fine The calculation is performed by incorporating the correction gain and the dead zone compensation fine adjustment value stored by the adjustment value storage means (dead zone compensation adjustment storage means) 31b.
このような構成により、アームレバー操作の指令速度に
従ってアーム3が一定角速度で手動制御される。With such a configuration, the arm 3 is manually controlled at a constant angular velocity in accordance with the commanded velocity of the arm lever operation.
(b) ブーム制御ブロック16b このブロック16bは、上記アーム3の回動中、アーム先
端Bの対地高さを一定に保つようにブーム2の俯仰制御
を行うものである。このブーム制御ブロック16bには、
ブーム角度、アーム角度両検出器8,9による検出信号
(角度信号)が入力され、これら角度信号と、アーム制
御ブロック16aの基本制御量u21とに基づいて、ブームシ
リンダフィードフォワード演算手段32により、アーム先
端Bの法面Gに対する高さ位置を一定の目標値yboに追
従させるためのブームシリンダフィードフォワード制御
量u11が演算される。(B) Boom control block 16b This block 16b controls the elevation of the boom 2 so as to keep the ground height of the arm tip B constant while the arm 3 is rotating. This boom control block 16b has
Detection signals (angle signals) from both the boom angle and arm angle detectors 8 and 9 are input, and based on these angle signals and the basic control amount u 21 of the arm control block 16a, the boom cylinder feedforward calculation means 32 , A boom cylinder feedforward control amount u 11 for causing the height position of the arm tip B to the slope G to follow a constant target value ybo is calculated.
この演算内容について説明する。ここでは、説明を単純
化するために、上記第3図における法面Gの傾斜角βが
0の場合、すなわち水平面の直線掘削作業を行う場合に
ついて説明する。この場合、座標系x,yと座標系x′,
y′は一致するので、座標系x,yで話を進める。このと
き、ブーム先端Bの対地高さ位置ybは次式で表され
る。The contents of this calculation will be described. Here, in order to simplify the description, a case where the inclination angle β of the slope G in FIG. 3 is 0, that is, a case where a straight line excavation work is performed on a horizontal plane will be described. In this case, coordinate system x, y and coordinate system x ′,
Since y ′ matches, we proceed with the coordinate system x, y. At this time, the ground height position yb of the boom tip B is expressed by the following equation.
yb=l1sinθ1+l2sin(θ1−α2) これより、アーム先端速度bは、 b={l1cosθ1+l2cos(θ1−α2)}1 −l2cos(θ1−α2)2 となる。ここで1はブーム角速度、2はアーム角速
度である。ybが一定であればb=0となるので、 が得られ、この式を用いて、第2図のブームシリンダフ
ィードフォワード制御量u11は、 で与えられる。なお、Kffはフィードフォワードゲイン
であり、このフィードフォワードゲインKffには、予め
設定されたブームフィードフォワードゲイン標準値Kffo
にブームフィードフォワードゲイン微調整値記憶手段33
で記憶された微調整値ΔKffを加えたものが用いられ、
このフィードフォワードゲイン微調整値ΔKffは後述の
フィードフォワードゲイン調整モードで設定されたもの
が用いられる。yb = l 1 sin θ 1 + l 2 sin (θ 1 −α 2 ) Therefore, the arm tip speed b is b = {l 1 cos θ 1 + l 2 cos (θ 1 −α 2 )} 1 −l 2 cos (θ 1− α 2 ) 2 . Here, 1 is the boom angular velocity, and 2 is the arm angular velocity. If yb is constant, b = 0, so And using this equation, the boom cylinder feedforward control amount u 11 in FIG. Given in. Note that Kff is a feedforward gain, and this feedforward gain Kff has a preset boom feedforward gain standard value Kffo.
Boom feedforward gain fine adjustment value storage means 33
The value added with the fine adjustment value ΔKff stored in
As this feedforward gain fine adjustment value ΔKff, the one set in the feedforward gain adjustment mode described later is used.
一方、座標演算手段34では、ブーム角度信号およびアー
ム角度信号に基づいて実際のアーム先端Bの高さ位置y
bが座標計算で求められ、この演算値ybと、アーム先端
高さ位置の目標値yboとの偏差Δybから、比例積分手
段(フィードバック演算手段)35によってフィードバッ
ク制御量u12が演算される。On the other hand, in the coordinate calculation means 34, the actual height position y of the arm tip B is calculated based on the boom angle signal and the arm angle signal.
b is obtained by coordinate calculation, and the proportional control means (feedback calculation means) 35 calculates the feedback control amount u 12 from the deviation Δyb between the calculated value yb and the target value ybo of the arm tip height position.
この比例積分手段35は、比例ゲインKpおよび積分ゲイン
Kiからなるフィードバックゲインを有しており、上記フ
ィードバック制御量u12は次式に基づいて演算される。This proportional-integral means 35 has a proportional gain Kp and an integral gain.
It has a feedback gain of Ki, and the feedback control amount u 12 is calculated based on the following equation.
u12=Kp・Δyb+Ki・Σ(Δyb) ここで、Σ(Δyb)は制御開始から現時点までに一定
の制御周期毎に求められた制御偏差Δybの総和(積算
値)である。上記比例ゲインKpおよび積分ゲインKiに
は、これらの標準値Kpo,Kioにブームフィードバックゲ
イン微調整値36で記憶された微調整値ΔKp,ΔKiを加え
た値が用いられ、これらの微調整値ΔKp,ΔKiは後述の
ブームフィードバック調整モードで設定されたものが用
いられる。u 12 = Kp · Δyb + Ki · Σ (Δyb) Here, Σ (Δyb) is the total sum (integrated value) of the control deviations Δyb obtained in each constant control cycle from the start of control to the present time. For the proportional gain Kp and the integral gain Ki, values obtained by adding the fine adjustment values ΔKp, ΔKi stored in the boom feedback gain fine adjustment value 36 to these standard values Kpo, Kio are used, and these fine adjustment values ΔKp The value set in the boom feedback adjustment mode described later is used as ΔKi.
このフィードバック制御量u12と、前記フィードフォワ
ード制御量u11との加算によりブームシリンダ基本制御
量u13が求められ、これにブームリンク補正手段37によ
る補正(1次補正制御量u14)、ブーム姿勢補正手段38
による補正(2次補正制御量u15)、非線形補償手段39
による補正が加えられて、最終的にブームシリンダ制御
出力u1が求められる。This feedback control amount u 12, the boom cylinder basic control amount u 13 by adding the feed forward control amount u 11 is obtained, to which the correction by the boom link correcting unit 37 (primary correction control amount u 14), a boom Posture correction means 38
Correction (secondary correction control amount u 15 ), non-linear compensation means 39
Then, the boom cylinder control output u 1 is finally obtained.
ブームリンク補正手段37は、前記アーム制御ブロック16
aにおけるアームリンク補正手段29と同様、ブームシリ
ンダ5の伸縮速度とブーム2の回動角速度との比例関係
を保つための補正を行う。非線形補償手段39は、上記非
線形補償手段30と同様にブームシリンダ油圧制御部18へ
の出力電流値とブームシリンダ速度との線形性を補償す
るものであり、ブームアクチュエータ補正ゲイン記憶手
段40aおよびブームアクチュエータ不感帯補償微調整値
記憶手段(不感帯補償調整記憶手段)40bに記憶された
補正ゲインKaおよび微調整値Δwを取込んだ演算を行
う。これらの値も、後述のアクチュエータ補正ゲイン調
整モードおよびアクチュエータ不感帯補償値値調整モー
ドで設定されたものが用いられる。The boom link correcting means 37 includes the arm control block 16
Similar to the arm link correction means 29 in a, correction is performed to maintain the proportional relationship between the expansion / contraction speed of the boom cylinder 5 and the rotation angular speed of the boom 2. The non-linear compensating means 39, like the non-linear compensating means 30, compensates for the linearity between the output current value to the boom cylinder hydraulic pressure control section 18 and the boom cylinder speed, and the boom actuator correction gain storage means 40a and the boom actuator. The dead band compensation fine adjustment value storage means (dead zone compensation adjustment storage means) 40b performs a calculation that incorporates the correction gain Ka and the fine adjustment value Δw. As these values, those set in the actuator correction gain adjustment mode and the actuator dead zone compensation value value adjustment mode described later are used.
ブーム姿勢補正手段38は、ブーム角度θ1によってブー
ム2の慣性モーメントが変化し、これによってブームシ
リンダ圧が変化してシリンダ速度が変化することを考慮
し、ブーム角度に応じて補正ゲインを乗じることによ
り、ブーム角速度を一定に保つ補正を行なう。The boom attitude correction means 38 multiplies the correction gain according to the boom angle in consideration of the fact that the inertia moment of the boom 2 changes according to the boom angle θ 1 and the boom cylinder pressure changes due to this, which changes the cylinder speed. Correction is performed to keep the boom angular velocity constant.
以上のような構成により、アーム先端Bが対値高さを一
定に保った状態で掘削面Gに沿って直線移動するよう
に、ブーム2の俯仰制御が行われる。With the above configuration, the elevation of the boom 2 is controlled so that the arm tip B moves linearly along the excavation surface G while keeping the logarithmic height constant.
(c) バケット制御ブロック16c このブロック16cは、上記アーム3の回動中、バケット
4の対地角度θ3を一定に保つようにバケット4の回動
制御を行うものである。このバケット制御ブロック16c
では、バケット角度検出器10によるバケット角度θ3の
検出値と、バケット角度の目標値θ30との偏差Δθ3か
ら比例積分手段41によってフィードバック制御量u32が
求められる。この比例積分手段41も、フィードバックゲ
インとして比例ゲインKpおよび積分ゲインKiを有してお
り、次式によってフィードバック制御量u32を算出す
る。(C) Bucket control block 16c This block 16c controls the rotation of the bucket 4 so that the ground angle θ 3 of the bucket 4 is kept constant during the rotation of the arm 3. This bucket control block 16c
Then, the feedback control amount u 32 is obtained by the proportional integration means 41 from the deviation Δθ 3 between the detected value of the bucket angle θ 3 by the bucket angle detector 10 and the bucket angle target value θ 30 . This proportional-integral means 41 also has a proportional gain Kp and an integral gain Ki as feedback gains, and calculates the feedback control amount u 32 by the following equation.
u12=Kp・Δθ3+Ki・Σ(Δθ3) これらの比例ゲインKpおよび積分ゲインKiにも、予め設
定された標準値Kpo,Kioにバケットフィードバックゲイ
ン微調整値記憶手段42で記憶された微調整値ΔKp,ΔKi
を加えた値が用いられる。u 12 = KpΔθ 3 + KiΣ (Δθ 3 ) These proportional gain Kp and integral gain Ki are also stored in the standard values Kpo and Kio set in advance to the fine values stored in the bucket feedback gain fine adjustment value storage means 42. Adjustment value ΔKp, ΔKi
The value added is used.
一方、アーム制御ブロック16aの基本制御量u21と、ブー
ム制御ブロック16bの基本制御量u13とがバケットフィー
ドフォワード演算手段29に取込まれ、両制御量u21,u13
に基づいて、バケット角度θ3を目標値θ30に追従させ
るためのバケットシリンダフィードフォワード制御量u
31が演算される。On the other hand, the basic control quantity u 21 of the arm control block 16a, a basic control quantity u 13 of the boom control block 16b is taken into the bucket feedforward operation means 29, both the control quantity u 21, u 13
Based on, the bucket cylinder feedforward control amount u for making the bucket angle θ 3 follow the target value θ 30
31 is calculated.
具体的な演算内容を説明する。まず、バケット角度θ3
は次式で表わされる。The specific calculation contents will be described. First, the bucket angle θ 3
Is expressed by the following equation.
θ3=θ1−α2−α3 ∴ 3=1−2−3 3 =0とすると ∴ 3=1−2 これに基づき u31=Kff(u13−u21) が得られ、この式からバケットフィードフォワード制御
量u31が算出される。このモードにおけるフィードフォ
ワードゲインKffも、予め設定された標準値Kffoにバケ
ットフィードフォワードゲイン微調整値記憶手段44で記
憶されたゲイン微調整値ΔKffを加えた値が用いられ、
この微調整値ΔKffには後述のバケットフィードフォワ
ードゲイン調整モードで設定された値が用いられる。 θ 3 = θ 1 -α 2 -α 3 ∴ 3 = 1 - 2 - 3 3 = 0 and the ∴ 3 = 1 - 2 u 31 = Kff Based on this (u 13 -u 21) is obtained, the formula From this, the bucket feedforward control amount u31 is calculated. The feedforward gain Kff in this mode is also a value obtained by adding the gain fine adjustment value ΔKff stored in the bucket feedforward gain fine adjustment value storage means 44 to the preset standard value Kffo,
For this fine adjustment value ΔKff, a value set in the bucket feedforward gain adjustment mode described later is used.
上記フィードバック制御量u32およびフィードフォワー
ド制御量u31は互いに加算され、これによって基本バケ
ット制御量u33が求められる。そして、これにバケット
リンク補正手段46による補正(1次補正制御量u34)、
および非線形補償手段46による補正を加えることにより
バケットシリンダ制御出力u3が求められる。The feedback control amount u 32 and the feedforward control amount u 31 are added to each other to obtain the basic bucket control amount u 33 . Then, the correction by the bucket link correction means 46 (primary correction control amount u 34 ),
And the bucket cylinder control output u 3 is obtained by adding the correction by the nonlinear compensating means 46.
この非線形補償手段46も、バケットアクチュエータ補正
ゲイン記憶手段47aで記憶されたアクチュエータ補正ゲ
インおよびバケットアクチュエータ不感帯補償微調整値
記憶手段(不感帯補償調整記憶手段43bで記憶された微
調整値Δwに基づく演算を行う。This non-linear compensating means 46 also performs an operation based on the actuator correction gain stored in the bucket actuator correction gain storage means 47a and the bucket actuator dead zone compensation fine adjustment value storage means (the fine adjustment value Δw stored in the dead zone compensation adjustment storage means 43b). To do.
以上により、バケット4の対地角度θ3を一定(目標
値)に保つ制御が実行され、この制御と、ブーム制御ブ
ロック16bによるアーム先端Bの直線移動制御とが組合
わされて実際の法面掘削作業が実現される。As described above, the control for keeping the ground angle θ 3 of the bucket 4 constant (target value) is executed, and this control is combined with the linear movement control of the arm tip B by the boom control block 16b to perform the actual slope excavation work. Is realized.
なお、各フィードフォワード演算手段32,43および比例
制御手段35,41で設定されているゲイン標準値Kffo,Kpo,
Kioは前記第2図のROM23に格納されているのに対し、ゲ
イン微調整値ΔKff,ΔKpo,ΔKioはEEPROM24に格納され
ており、必要に応じて書き換え可能となっている。The gain standard values Kffo, Kpo, set by the feedforward calculation means 32, 43 and the proportional control means 35, 41,
Kio is stored in the ROM 23 shown in FIG. 2, whereas the gain fine adjustment values ΔKff, ΔKpo, ΔKio are stored in the EEPROM 24 and can be rewritten as necessary.
次に、この通常制御モードにおいて各非線形補償手段3
0,39,46で行われる演算内容を第5図および第6図を参
照しながら説明する。Next, in this normal control mode, each non-linear compensation means 3
The contents of calculation performed in 0, 39, and 46 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
第6図は、各シリンダに代表されるアクチュエータ類の
動特性、すなわちアクチュエータに入力される制御信号
に対する作動速度(出力)の特性の一例を示したもので
あるが、この図から分かるように、上記動特性の非線形
性は、アクチュエータの不感帯AFに起因する要素と、そ
れ以外の要素とに分けられる。FIG. 6 shows an example of the dynamic characteristics of the actuators represented by each cylinder, that is, the characteristics of the operating speed (output) with respect to the control signal input to the actuator. As can be seen from this figure, The non-linearity of the dynamic characteristics is divided into elements due to the dead zone AF of the actuator and other elements.
第5図に示される不感帯外非線形補償手段48は、上記要
素のうち、不感帯AFに起因する要素以外の要素の非線形
性を補償するものであり、上記動特性が例えば第6図に
示すような曲線R1で表される場合、この曲線を表す関数
の逆関数(曲線R2で表示)を入力値に乗じることによ
り、制御量の線形化を行う。The out-of-dead-zone nonlinear compensating means 48 shown in FIG. 5 compensates for the non-linearity of the above-mentioned elements other than the element caused by the dead-zone AF, and the dynamic characteristics thereof are as shown in FIG. 6, for example. When it is represented by the curve R 1 , the control value is linearized by multiplying the input value by the inverse function of the function representing this curve (represented by the curve R 2 ).
この不感帯外非線形補償手段48の出力値には、アクチュ
エータ補正ゲイン乗算器49により、アクチュエータ補正
ゲイン記憶手段で記憶されたアクチュエータ補正ゲイン
Kaが乗じられる。このアクチュエータ補正ゲインKpは、
アクチュエータの出力−作動速度の特性にばらつきがあ
ることを考慮して設定されるものであり、後述のアクチ
ュエータ補正ゲイン調整モードによって演算され、設定
される。The output value of the non-dead-zone nonlinear compensating means 48 is added to the actuator compensation gain stored in the actuator compensation gain storage means by the actuator compensation gain multiplier 49.
Ka is multiplied. This actuator correction gain Kp is
It is set in consideration of variations in the characteristics of the actuator output-operating speed, and is calculated and set in the actuator correction gain adjustment mode described later.
一方、この非線形補償手段30(39,46)で予め設定され
ている不感帯補償標準値woには、アクチュエータ不感
帯補償微調整値記憶手段31b(41b,47b)で記憶された不
感帯補償微調整値Δwが加算器50で加算されて調整ずみ
の不感帯補償値wが算出されており、この不感帯補償値
wが不感帯補償値加算器(不感帯補償手段)51で上記ア
クチュエータ補正ゲイン乗算器49の出力値に加算される
ことにより、最終的な出力値が演算される。上記アクチ
ュエータ不感帯補償微調整値Δwoは、アクチュエータや
制御弁によって不感帯にばらつきが生じることを考慮
し、不感帯補償標準値woを基準とした過不足量で表わ
されるものであり、後述のアクチュエータ不感帯補償値
調整モードにおいて設定される。On the other hand, the dead zone compensation fine adjustment value Δw stored in the actuator dead zone compensation fine adjustment value storage means 31b (41b, 47b) is set to the dead zone compensation standard value wo preset by the nonlinear compensation means 30 (39, 46). Is added by the adder 50 to calculate the adjusted dead zone compensation value w, and this dead zone compensation value w is output to the output value of the actuator correction gain multiplier 49 by the dead zone compensation value adder (dead zone compensation means) 51. The final output value is calculated by the addition. The actuator dead zone compensation fine adjustment value Δwo is represented by an excess / deficiency amount based on the dead zone compensation standard value wo in consideration of variations in the dead zone due to actuators and control valves. It is set in the adjustment mode.
(1)位置検出器オフセット値調整モード 上記通常制御を実行する前に、各制御要素の調整が行わ
れるが、この調整モードとしてまず位置検出器オフセッ
ト値調整モードに切換えられる。このモードは、各種検
出器の特性にばらつきがあることに鑑み、その調整を行
うためものもである。具体的には、各可動部位を可動範
囲終端位置等のように明確に位置決めのできるところで
静止させ、この時の検出信号からオフセットを求めて記
憶する動作が実行される。(1) Position detector offset value adjustment mode Before executing the above-mentioned normal control, each control element is adjusted. As this adjustment mode, the position detector offset value adjustment mode is first switched. This mode is also for adjusting the characteristics of various detectors in consideration of variations. Specifically, an operation is performed in which each movable part is stopped at a position where it can be clearly positioned, such as the end position of the movable range, and the offset is obtained from the detection signal at this time and stored.
(2)アクチュエータ不感帯補償値調整モード 検出器の微調整が行われた後は、その微調整された状態
で次の不感帯補償値調整モードに切換えられる。このモ
ードは、各シリンダ5〜7のアクチュエータ類の不感帯
にばらつきがあることを考慮し、その補償値の微調整値
を演算し、記憶するためのモードである。(2) Actuator dead zone compensation value adjustment mode After the detector is finely adjusted, it is switched to the next dead zone compensation value adjustment mode in the finely adjusted state. This mode is a mode for calculating and storing a fine adjustment value of the compensation value in consideration of variations in the dead zones of the actuators of the cylinders 5 to 7.
このモードでのコントローラ16の機能構成を第7図に示
す。なお、この構成は、ブームシリンダ5、アームシリ
ンダ6、バケットシリンダ7の各アクチュエータの調整
モードについて共通であるため、1枚の図面でまとめて
説明することとする。The functional configuration of the controller 16 in this mode is shown in FIG. Since this configuration is common to the adjustment modes of the actuators of the boom cylinder 5, the arm cylinder 6, and the bucket cylinder 7, they will be collectively described in one drawing.
図において初期位置記憶手段52は、調整動作を始める際
の各アクチュエータ(ここではシリンダ5〜7)の位置
(初期位置)を記憶するものである。変位量演算手段53
は、現在のアクチュエータ位置と上記初期位置との差、
すなわち各アクチュエータの変位量を演算するものであ
る。出力信号記憶手段54は、信号出力手段55から出力さ
れる各アクチュエータの駆動信号を一定の周期で順次記
憶するとともに、変位量演算手段53により演算された変
位量が所定の値(後述する)となった時点で、この時の
出力信号をアクチュエータ不感帯補償微調整値演算手段
56に出力するものである。信号出力手段55は、変位量演
算手段53により演算される変位量に応じて各アクチュエ
ータの駆動信号を出力するものである。In the figure, an initial position storage means 52 stores the position (initial position) of each actuator (here, cylinders 5 to 7) when starting the adjusting operation. Displacement amount calculation means 53
Is the difference between the current actuator position and the initial position,
That is, the displacement amount of each actuator is calculated. The output signal storage means 54 sequentially stores the drive signals of the respective actuators output from the signal output means 55 in a constant cycle, and the displacement amount calculated by the displacement amount calculation means 53 has a predetermined value (described later). At this point, the output signal at this time is output to the actuator dead zone compensation fine adjustment value calculation means.
Output to 56. The signal output means 55 outputs a drive signal for each actuator according to the displacement amount calculated by the displacement amount calculation means 53.
アクチュエータ不感帯補償微調整値演算手段(不感帯補
償調整演算手段)56は、上記出力信号記憶手段54から出
力された出力信号に基づき、アクチュエータの不感帯補
償値wを算出するとともに、この不感帯補償値wと、予
め設定された不感帯補償標準値woとの差をアクチュエ
ータ不感帯補償微調整値Δwとして設定し、アクチュエ
ータ不感帯補償微調整値記憶手段31b(41b,47b)に記憶
させるものである。この微調整値Δwは、ハード的には
EEPROM24に記憶され、必要に応じて書き換え可能となっ
ている。The actuator dead zone compensation fine adjustment value calculation means (dead zone compensation adjustment calculation means) 56 calculates the dead zone compensation value w of the actuator based on the output signal output from the output signal storage means 54, and also calculates the dead zone compensation value w , A difference from a preset dead zone compensation standard value wo is set as an actuator dead zone compensation fine adjustment value Δw and stored in the actuator dead zone compensation fine adjustment value storage means 31b (41b, 47b). This fine adjustment value Δw is, in terms of hardware,
It is stored in the EEPROM 24 and can be rewritten if necessary.
次に、このモードで実際に行われる微調整値Δwの設定
動作を説明する。この実施例では、第12図に示されるよ
うに、アクチュエータへの出力と作動速度との間にヒス
テリシスがあることを考慮し、同図に示される2つの不
感帯補償値w1,w2を求める動作が行われる。Next, the setting operation of the fine adjustment value Δw actually performed in this mode will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 12, considering that there is hysteresis between the output to the actuator and the operating speed, the two dead zone compensation values w 1 and w 2 shown in the same figure are obtained. The action is taken.
まず、同図の不感帯補償値w1に対応する微調整値Δw1を
設定する動作(第1の調整動作)を第8図のフローチャ
ートに示す。First, the operation (first adjusting operation) of setting the fine adjustment value Δw 1 corresponding to the dead zone compensation value w 1 in the same figure is shown in the flowchart of FIG.
調整に先立ち、初期化、すなわち前記信号出力手段55の
出力値u−checkを初期値0に設定するとともに、現在
のアクチュエータ位置を初期位置x−iniとして記憶す
る(ステップS1)。Prior to adjustment, the initialization, ie sets the output value u-check of the signal output means 55 to an initial value 0, stores the current actuator position as the initial position x-ini (Step S 1).
次に、上記出力値u−checkに予め設定された一定値Δ
u−checkを加えた値が新しい値u−checkとして設定さ
れ(ステップS2)、この値u−checkを実際の出力値と
してアクチュエータに制御信号が出力される(ステップ
S3)。Next, a constant value Δ preset to the above output value u-check
a value obtained by adding u-check is set as a new value u-check (Step S 2), the control signal to the actuator the value u-check as the actual output value is output (step
S 3 ).
このステップS2,S3が繰返し続行されることにより(ス
テップS4でNO)、第9図の上段に示されるように、時間
に比例して出力値が増大するが、この出力アクチュエー
タの不感帯領域にある間はアクチュエータ位置は変化し
ない。その後、さらに上記出力値が増大し、アクチュエ
ータ位置が変化してその現在の位置と初期位置x−ini
との差(すなわち変位量)が予め設定された量Δx1以上
となった時点(ステップS4でYES;第9図の点P1)で、こ
の時の値u−checkが不感帯補償値として設定されると
ともに、この値u−checkから予め設定された不感帯補
償値wloを差し引いた値が算出され、この値が第1のア
クチュエータ不感帯補償微調整値Δw1としてアクチュエ
ータ不感帯補償微調整値記憶手段31b(41b,47b)に記憶
される(ステップS5)。そして、アクチュエータへの出
力信号が0に戻されて第1の調整動作が終了する。By repeating these steps S 2 and S 3 repeatedly (NO in step S 4 ), the output value increases in proportion to time as shown in the upper part of FIG. 9, but the dead zone of this output actuator is increased. The actuator position does not change while in the area. After that, the output value further increases, the actuator position changes, and its current position and initial position x-ini
As, the value u-check at this time the dead zone compensation value; the difference (i.e., displacement amount) when the reaches a preset amount [Delta] x 1 or more (9 points view P 1 step S 4 in YES) and A value obtained by subtracting a preset dead zone compensation value wlo from this value u-check is calculated, and this value is set as the first actuator dead zone compensation fine adjustment value Δw 1 to the actuator dead zone compensation fine adjustment value storage means. 31b (41b, 47b) is stored (step S 5). Then, the output signal to the actuator is returned to 0, and the first adjusting operation ends.
次に、第10図のフローチャートに示されるような第2の
調整動作、すなわち第2の不感帯補償微調整値Δw2を設
定する動作が開始される。Next, the second adjustment operation as shown in the flowchart of FIG. 10, that is, the operation of setting the second dead zone compensation fine adjustment value Δw 2 is started.
ここで、ステップS1〜S3までの動作は上記と同様であ
り、出力値u−checkは時間とともに増大するが、変位
量が予め設定された値Δx2以上となった時点(ステップ
S7でYES;第11図の点P2)で、この時のアクチュエータ位
置がx−oldとして記憶される(ステップS8)。上記値
Δx2は、アクチュエータが動き出して安定した状態にな
ったと判断されるような値が設定される。Here, the operation of steps S 1 to S 3 are as defined above, the output value u-check increases with time, the time (step displacement amount becomes a preset value [Delta] x 2 or more
YES in S 7; at point P 2 of FIG. 11), actuator position at this time is stored as x-old (Step S 8). The value Δx 2 is set to such a value that it is determined that the actuator has started to move and is in a stable state.
この時点を過ぎると、今度は現在の出力値u−checkか
ら一定値Δu−checkを差し引いた値が新しい出力値u
−checkとして設定され(ステップS9)、この新しい値
を実際の出力値としてアクチュエータに信号が出力され
る(ステップS10)。そして、上記のステップS8〜S10の
動作が繰返し続行されることにより(ステップS11でN
O)、記憶値x−oldが順次更新される一方、出力値u−
checkは時間とともに減少し、アクチュエータの作動速
度が減少していくが、記憶値x−old(すなわち前回の
アクチュエータ位置)と現在の位置との差が一致あるい
は逆行した時点(ステップS11でYES;第11図の点P3)、
すなわちアクチュエータの作動方向が反転した時点で、
この時の出力値u−checkが第2のアクチュエータ不感
帯補償値w2として設定され、この値から予め設定された
第2のアクチュエータ不感帯補償標準値w20を差し引い
た値が第2のアクチュエータ不感帯補償微調整値Δw2と
してアクチュエータ不感帯補償微調整値記憶手段31b(4
1b,47b)に記憶される(ステップS12)。After this point, the value obtained by subtracting the constant value Δu-check from the current output value u-check is the new output value u.
Is set as -check (Step S 9), the signal to the actuator is outputted to the new value as the actual output value (Step S 10). By the operation of step S 8 to S 10 described above is continued repeatedly (at step S 11 N
O), the stored value x-old is sequentially updated, while the output value u-
check decreases with time and the operating speed of the actuator decreases, but at the time when the difference between the stored value x-old (that is, the previous actuator position) and the current position match or go backward (YES in step S11; 11 point P 3 ),
That is, when the operating direction of the actuator is reversed,
The output value u-check at this time is set second as an actuator dead zone compensation value w 2, a value obtained by subtracting the second actuator dead zone compensation standard values w 20 previously set from this value the second actuator dead zone compensation As the fine adjustment value Δw 2 , the actuator dead zone compensation fine adjustment value storage means 31b (4
1b, is stored in 47b) (Step S 12).
このようにして設定、記憶されたアクチュエータ不感帯
微調整値Δw1,Δw2が、前記通常制御モードにおいて不
感帯補償標準値woに加えられることにより、個々のア
クチュエータの不感帯特性を考慮した適切な制御が実行
されることとなる。The actuator dead zone fine adjustment values Δw 1 and Δw 2 set and stored in this manner are added to the dead zone compensation standard value wo in the normal control mode, so that appropriate control can be performed in consideration of the dead zone characteristics of each actuator. Will be executed.
なお、上記2つの微調整値Δw1,Δw2の使い分け、換言
すれば2つの不感帯補償値w1(=wo+Δw1),w2(=w
o+Δw2)の使い分けについては、機械の特性に応じて
適宜決めればよい。例えば、両者の平均値を不感帯補償
値wとして常時用いるようにしてもよいし、第13図に示
されるように、制御開始時は第1の不感帯補償値w1を用
い、その後第2の不感帯補償値w2まで漸次的に減少させ
るようにしてもよい。また、速度が増加傾向にある場合
は第1の不感帯補償値w1を用い、減少傾向にある場合に
は第2の不感帯補償値w2を用いるような制御を行っても
よい。The two fine adjustment values Δw 1 and Δw 2 are used properly, in other words, the two dead zone compensation values w 1 (= wo + Δw 1 ), w 2 (= w
The proper use of o + Δw 2 ) may be determined according to the characteristics of the machine. For example, the average value of the both may be always used as the dead zone compensation value w, or, as shown in FIG. 13, the first dead zone compensation value w 1 is used at the start of control, and then the second dead zone is used. The compensation value w 2 may be gradually decreased. In addition, when the speed tends to increase, the first dead zone compensation value w 1 may be used, and when the speed tends to decrease, the second dead zone compensation value w 2 may be used.
(3)アクチュエータ補正ゲイン設定モード このモードは、アクチュエータの出力に対する実際の作
動速度の特性にばらつきがあることに鑑み、これを補正
するためのアクチュエータ補正ゲインKaを設定するため
のものであり、上記補正ゲインKaには、上記出力−速度
特性の傾きの標準値aoと個体値aとの比ao/aが設定さ
れる。(3) Actuator correction gain setting mode This mode is for setting the actuator correction gain Ka for correcting the characteristic of the actual operating speed with respect to the output of the actuator, and The correction gain Ka is set to the ratio ao / a of the standard value ao of the slope of the output-speed characteristic and the individual value a.
第14図は、この補正ゲインKaを設定するための機能構成
を示したものである。ここでも、ブームシリンダ5、ア
ームシリンダ6、バケットシリンダ7の各アクチュエー
タについての補正ゲイン設定に要する構成は共通である
ため、この第14図のみで各モードをまとめて説明するこ
ととする。FIG. 14 shows a functional configuration for setting the correction gain Ka. Here again, since the configuration required for setting the correction gain for each actuator of the boom cylinder 5, the arm cylinder 6, and the bucket cylinder 7 is common, each mode will be described collectively with reference to FIG. 14 only.
ここでは、アクチュエータに一定の信号を出力し、実際
に可動部位(この実施例ではブーム2、アーム3、バケ
ット4)を動かしてこの時の回動速度を求め、この速度
から上記補正ゲインKaを求める動作が行われる。Here, a constant signal is output to the actuator, the movable part (boom 2, arm 3, bucket 4 in this embodiment) is actually moved to obtain the rotation speed at this time, and the correction gain Ka is calculated from this speed. The desired action is taken.
図において、角度範囲設定手段57は、アクチュエータの
作動により上記可動部位を動かす範囲、およびこの範囲
内において実際に時間計測を行う時間計測範囲を設定す
るものである。例えば、上記可動部位の回動限界角度が
第15図に示される角度θa1,θa2である場合、角度範囲
設定手段57は、可動部位を実際に動かす範囲として上記
の可動範囲よりも狭い範囲である同図の角度θb1〜θb2
の範囲を設定し、さらに、この回動範囲中、時間を計測
する範囲として同図の角度θc1〜θc2の範囲を設定す
る。In the figure, an angle range setting means 57 sets a range in which the movable part is moved by the operation of an actuator, and a time measurement range in which time is actually measured within this range. For example, when the rotation limit angle of the movable part is the angles θa 1 and θa 2 shown in FIG. 15, the angle range setting means 57 is a range narrower than the above movable range as a range in which the movable part is actually moved. In the figure, the angles θb 1 to θb 2
The range of angles θc 1 to θc 2 in the figure is set as a range for measuring time in this rotation range.
一定出力信号発生手段(ゲイン設定用信号出力手段)58
は、上記設定回動範囲θb1〜θb2の範囲で可動部位を何
度も往復させるように、アクチュエータに適宜信号を出
力するとともに、回動の回を重ねるごとに出力信号のレ
ベルを一定値ずつ上げるように構成されている。すなわ
ち、アクチュエータには回動回数に比例したレベルの信
号が出力されることになる。Constant output signal generating means (gain setting signal outputting means) 58
Outputs an appropriate signal to the actuator so that the movable part reciprocates many times within the set rotation range θb 1 to θb 2 and keeps the output signal level at a constant value each time the rotation is repeated. It is configured to raise each. That is, a signal of a level proportional to the number of rotations is output to the actuator.
時間計測手段59は、上記可動部位が回動する際、この回
動部位が上記角度範囲設定手段57で設定された時間計測
範囲θc1〜θc2を通過するのに要する時間を計測するも
のである。また、速度記憶手段60は、上記時間計測範囲
で時間計測手段59により計測された時間と、同範囲の角
度幅(θc2−θc1)とから各回動時の回動速度を演算
し、この速度をアクチュエータの出力値との組合わせデ
ータとして記憶するものである。The time measuring means 59 measures the time required for the rotating part to pass through the time measuring range θc 1 to θc 2 set by the angle range setting means 57 when the movable part rotates. is there. Further, the speed storage means 60 calculates the rotation speed at each rotation from the time measured by the time measurement means 59 in the time measurement range and the angular width (θc 2 −θc 1 ) in the same range, The speed is stored as combination data with the output value of the actuator.
アクチュエータ補正ゲイン演算手段62は、上記速度記憶
手段61で記憶された各速度に基づき補正ゲインKaを演算
するものであり、この演算は、予め設定されている不感
帯補償標準値woと前記不感帯補償微調整値記憶手段31b
(41b,47b)で記憶された微調整値Δwとの和である不
感帯補償値wを考慮して行われる。The actuator correction gain calculation means 62 calculates the correction gain Ka based on each speed stored in the speed storage means 61. This calculation is performed by setting a preset dead zone compensation standard value wo and the dead zone compensation fine value. Adjustment value storage means 31b
The dead zone compensation value w, which is the sum of the fine adjustment value Δw stored in (41b, 47b), is taken into consideration.
具体的に、上記速度記憶手段61で記憶された出力−速度
に関するデータを上記不感帯補償値wを差引いてグラフ
にプロットすると第16図のようになる。図において、直
線L1は標準的な出力−速度特性を示し、その傾きである
特性標準値aoは予めコントローラ16に記憶されてい
る。これに対し、直線L2は上記プロットされた点から得
られるものであり、この傾きが特性の個体値aとなる。Specifically, the output-speed data stored in the speed storage means 61 is plotted on a graph by subtracting the dead zone compensation value w, as shown in FIG. In the figure, a straight line L 1 indicates a standard output-speed characteristic, and a characteristic standard value ao, which is the inclination thereof, is stored in the controller 16 in advance. On the other hand, the straight line L 2 is obtained from the plotted points, and this slope becomes the individual value a of the characteristic.
アクチュエータ補正ゲイン演算手段62は、上記特性標準
値aoと個体値aとの比ao/aをアクチュエータ補正ゲイ
ンKaとして設定し、アクチュエータ補正ゲイン記憶手段
31a(41a,47a)に記憶させる。従って、この記憶された
アクチュエータ補正ゲインKaを用いた制御が上記通常制
御モードで実行されることにより、各アクチュエータの
出力−速度特性のばらつきを考慮した制御が実現される
ことになる。The actuator correction gain calculation means 62 sets the ratio ao / a of the characteristic standard value ao and the individual value a as the actuator correction gain Ka, and the actuator correction gain storage means
It is stored in 31a (41a, 47a). Therefore, by executing the control using the stored actuator correction gain Ka in the normal control mode, the control considering the variation in the output-speed characteristic of each actuator is realized.
なお、この補正ゲインKaもハード的にはEEPROM24に格納
され、必要に応じて書き換えが可能となっている。The correction gain Ka is also stored in the EEPROM 24 in terms of hardware, and can be rewritten if necessary.
(4)ブームフィードフォワードゲイン調整モード (5)パケットフィードフォワードゲイン調整モード これらのモードは、機械の固体差に応じた適正なフィー
ドフォワード制御が実行されるように、現実の掘削動作
と同等の試行動作を行うことによって、各フィードフォ
ワードゲインの微調整値を設定するモードである。(4) Boom feedforward gain adjustment mode (5) Packet feedforward gain adjustment mode These modes are trials equivalent to the actual excavation operation so that proper feedforward control according to the individual difference of the machine is executed. This is a mode in which a fine adjustment value of each feedforward gain is set by performing an operation.
第17図は、ブームフィードフォワードゲイン調整モード
におけるコントローラ16の機能構成を示したものであ
る。前記第4図との比較から明らかなように、ここでは
比例積分手段35によるブーム2のフィードバック制御は
行われず、実際のアーム先端高さybと目標値yboとの
差(制御偏差)Δybは一定の制御周期毎に偏差記憶手
段63に記憶される。FIG. 17 shows a functional configuration of the controller 16 in the boom feedforward gain adjustment mode. As is clear from the comparison with FIG. 4, the feedback control of the boom 2 by the proportional-plus-integral means 35 is not performed here, and the difference (control deviation) Δyb between the actual arm tip height yb and the target value ybo is constant. It is stored in the deviation storage means 63 for each control cycle.
同図に示されるブームフィードフォワードゲイン微調整
値演算手段64は、1回の試行掘削動作で記憶された偏差
の積算値Σ(Δyb)からフィードフォワードゲインの
修正量を順次求め、この修正量の毎回の積算値で修正し
たゲインに基づきブームシリンダフィードフォワード演
算手段32に試行掘削動作のフィードフォワード制御を行
わせるとともに、上記偏差の積算値Σ(Δyb)が許容
範囲内に収まった時点での修正量の積算値をブームフィ
ードフォワードゲイン微調整値ΔKffとして設定し、前
記ビームフィードフォワードゲイン微調整値記憶手段33
に記憶させるものである。The boom feedforward gain fine adjustment value calculation means 64 shown in the same figure sequentially finds the correction amount of the feedforward gain from the integrated value Σ (Δyb) of the deviation stored in one trial excavation operation, and calculates the correction amount of this correction amount. The boom cylinder feedforward calculation means 32 is caused to perform feedforward control of trial excavation operation based on the gain corrected by the integrated value each time, and the correction is made when the integrated value Σ (Δyb) of the deviation falls within the allowable range. The integrated value of the amount is set as a boom feedforward gain fine adjustment value ΔKff, and the beam feedforward gain fine adjustment value storage means 33 is set.
To remember.
同様に、第18図は、バケットフィードフォワードゲイン
調整モードにおけるコントローラ16の機能構成を示した
ものである。ここでも、比例積分手段41によるバケット
4のフィードバック制御は行われず、実際のバケット対
地角度θ3と目標値θ30との差(制御偏差)Δθ3は一
定の制御周期毎に偏差記憶手段65に記憶される。Similarly, FIG. 18 shows a functional configuration of the controller 16 in the bucket feedforward gain adjustment mode. Also here, the feedback control of the bucket 4 by the proportional-plus-integration means 41 is not performed, and the difference (control deviation) Δθ 3 between the actual bucket ground angle θ 3 and the target value θ 30 is stored in the deviation storage means 65 at every constant control cycle. Remembered.
同図に示されるバケットフィードフォワードゲイン微調
整値演算手段66も、前記ビームフィードフォワードゲイ
ン微調整値演算手段64と同様、1回の試行掘削動作で記
憶された偏差の積算値Σ(Δθ3)からフィードフォワ
ードゲインの修正量を順次求め、この修正量の毎回の積
算値で修正したゲインに基づきバケットシリンダフィー
ドフォワード演算手段43に試行掘削動作のフィードフォ
ワード制御を行わせるとともに、上記偏差の積算値Σ
(Δyb)が許容範囲内に収まった時点での修正量の積
算値をブームフィードフォワードゲイン微調整値ΔKff
として設定し、前記ブームフィードフォワードゲイン微
調整値記憶手段44に記憶させるものである。Similarly to the beam feedforward gain fine adjustment value calculation unit 64, the bucket feedforward gain fine adjustment value calculation unit 66 shown in the figure also has an integrated value Σ (Δθ 3 ) of deviations stored in one trial excavation operation. The feedforward gain correction amount is sequentially obtained from the correction amount, and the bucket cylinder feedforward calculation means 43 is caused to perform the feedforward control of the trial excavation operation based on the gain corrected by the integrated value of each correction amount, and the accumulated value of the deviation is obtained. Σ
The integrated value of the correction amount when (Δyb) falls within the allowable range is the boom feedforward gain fine adjustment value ΔKff.
And is stored in the boom feedforward gain fine adjustment value storage means 44.
両フィードフォワードゲイン微調整値演算手段64,66の
機能構成を第19図に示す。なお、ここではブームフィー
ドフォワードゲインおよびバケットフィードフォワード
ゲインの双方の調整モードについて共通して説明するの
で、両モードにおける制御偏差Δyb,Δθ3は共通し
てΔhで表わすこととする。FIG. 19 shows a functional configuration of both feedforward gain fine adjustment value calculation means 64, 66. Since the adjustment modes for both the boom feedforward gain and the bucket feedforward gain will be described in common here, the control deviations Δyb and Δθ 3 in both modes will be commonly expressed as Δh.
上記第19図において、修正量演算手段68は、1回の試行
掘削動作で偏差記憶手段63(65)に記憶された偏差Δh
の積算値Σ(Δh)に基づき、これに対応するフィード
フォワードゲインの修正量Fff(Σ(Δh))を演算す
るものである。In the above-mentioned FIG. 19, the correction amount calculation means 68 indicates the deviation Δh stored in the deviation storage means 63 (65) in one trial excavation operation.
Based on the integrated value Σ (Δh) of, the feed-forward gain correction amount Fff (Σ (Δh)) corresponding thereto is calculated.
この実施例では、偏差の積算値Σ(Δh)とフィードフ
ォワードゲイン修正量Fff(Σ(Δh))とに第20図に
示されるような関係が与えられている。すなわち、偏差
の積算値Σ(Δh)が正の許容値Va(>0)以上または
負の許容値−Va(<0)以下である領域においてのみ、
これに応じたフィードフォワードゲイン修正量Fff(Σ
(Δh))が設定されることになる。In this embodiment, the integrated value Σ (Δh) of the deviation and the feedforward gain correction amount Fff (Σ (Δh)) are given the relationship as shown in FIG. That is, only in a region where the integrated value Σ (Δh) of deviations is equal to or more than the positive tolerance value Va (> 0) or less than the negative tolerance value −Va (<0),
The feedforward gain correction amount Fff (Σ
(Δh)) will be set.
積算値記憶手段69は、1回の試行掘削動作の度に修正量
演算手段66で演算される修正量Fff(Σ(Δh))の積
算値を順次記憶し、この積算値を仮のフィードフォワー
ドゲイン微調整値としてフィードフォワード演算手段32
(43)に与え、これに基づいて試行掘削動作中のフィー
ドフォワード制御を行わせるものである。The integrated value storage means 69 sequentially stores the integrated value of the correction amount Fff (Σ (Δh)) calculated by the correction amount calculation means 66 each time one trial excavation operation is performed, and the integrated value is provisional feedforward. Feedforward calculation means 32 as a gain fine adjustment value
(43), and based on this, feedforward control during trial excavation operation is performed.
許容判定手段70は、1回の試行掘削動作が終わる度に、
その偏差の積算値Σ(Δh)が許容範囲内、すなわち第
20図において(−Va≦0≦Va)の範囲内にあるか否かを
判定するものである。微調整値設定手段71は、この許容
判定手段70により偏差の積算値Σ(Δh)が許容範囲内
にあると判定された場合に、その時点での修正量の積算
値をフィードフォワードゲイン微調整値ΔKffとして設
定し、フィードフォワードゲイン微調整値記憶手段33,4
4に記憶させるものである。The permission determination means 70, after each trial drilling operation,
The integrated value Σ (Δh) of the deviation is within the allowable range, that is,
In FIG. 20, it is determined whether or not it is within the range of (−Va ≦ 0 ≦ Va). The fine adjustment value setting means 71 finely adjusts the integrated value of the correction amount at that time when the integrated value Σ (Δh) of the deviation is within the allowable range by the allowance determination means 70. The value ΔKff is set as the feed forward gain fine adjustment value storage means 33, 4
It is something to be memorized in 4.
次に、このモードにおいて実際に行われる微調整値の設
定動作を第21図のフローチャートを参照しながら説明す
る。Next, the actual setting operation of the fine adjustment value in this mode will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、フィードフォワードゲインの調整に先立ち、フィ
ードバックゲインを0にし(ステップS21)、フィード
バック制御が働かないようにする。一方、フィードフォ
ワードゲイン微調整値ΔKffを0に設定するとともに、
フィードフォワードゲインKffを予め設定されているゲ
イン標準値Kffoに設定し、これによってフィードフォワ
ードゲインKffの初期化を行う(ステップS22)。Prior to adjustment of the feed forward gain, and a feedback gain to 0 (step S 21), so that the feedback control does not work. On the other hand, while setting the feedforward gain fine adjustment value ΔKff to 0,
Set the gain standard value Kffo which is set in advance a feed-forward gain Kff, thereby to initialize the feedforward gain Kff (step S 22).
次に、実際の掘削動作と同等の試行掘削動作を行いなが
ら、この動作中に一定の制御周期毎に偏差Δhを割出し
て順次記憶し(ステップS23)、さらに、その積算値Σ
(Δh)を算出する(ステップS24)。Next, while the actual drilling operation equivalent trial drilling operation, sequentially stores indexing deviation Δh in the constant control every cycle during the operation (step S 23), further, the integrated value Σ
(Δh) is calculated (step S 24 ).
この偏差の積算値Σ(Δh)が前記許容範囲(−Va〜V
a)内にない場合には(ステップS25,S26のいずれか一方
でNO)、この積算値Σ(Δh)に対応する修正量Fff
(Σ(Δh))を求め、これを仮のフィードフォワード
ゲイン微調整値ΔKffに加えたものを新たなフィードフ
ォワードゲイン微調整値ΔKffとして更新設定するとと
もに、この仮のフィードフォワードゲイン微調整値ΔKf
fをゲイン標準値Kffoに加えた値を仮のフィードフォワ
ードゲインKffとして設定し(ステップS27)、このゲイ
ンKffに基づいて次の試行掘削動作を行わせる。The integrated value Σ (Δh) of this deviation is within the allowable range (−Va to V).
If it is not within a) (NO in either of steps S 25 and S 26 ), the correction amount Fff corresponding to this integrated value Σ (Δh)
(Σ (Δh)) is calculated and added to the provisional feedforward gain fine adjustment value ΔKff to update and set as a new feedforward gain fine adjustment value ΔKff, and this provisional feedforward gain fine adjustment value ΔKf is also set.
a value obtained by adding the gain standard value Kffo the f set as the temporary feedforward gain Kff (step S 27), to perform the next attempt drilling operation based on the gain Kff.
このような動作が繰返されることにより、仮のフィード
フォワードゲイン微調整値ΔKffには修正量Fff(Σ(Δ
h))が順次積算されていき、フィードフォワードゲイ
ンKffは修正されていく。そして、上記偏差の積算値Σ
(Δh)が許容範囲内に収まった時点(ステップS25,S
26でYES)で、この時の積算値である仮の微調整値ΔKff
が正式なフィードフォワードゲイン微調整値として設定
され、記憶される(ステップS28)。By repeating such operations, the correction amount Fff (Σ (Δ
h)) is sequentially accumulated, and the feedforward gain Kff is corrected. Then, the integrated value of the above deviation Σ
When (Δh) falls within the allowable range (steps S 25 , S
26 ), the temporary fine adjustment value ΔKff that is the integrated value at this time.
Is set and stored as a formal feedforward gain fine adjustment value (step S 28 ).
このようにして設定、記憶されたフィードフォワードゲ
イン微調整値ΔKffを標準値Kffoに加えた値がフィード
フォワードゲインKffとして前記通常制御モードで用い
られることにより、その機械の特性に適したフィードフ
ォワード制御が実現されることになる。The value obtained by adding the feedforward gain fine adjustment value ΔKff set and stored in this way to the standard value Kffo is used as the feedforward gain Kff in the normal control mode, so that the feedforward control suitable for the characteristic of the machine is performed. Will be realized.
なお、上記各制御偏差には重みづけが可能である。例え
ば、機械の立上がりの状態を重視したい場合には、第22
図(a)に示すように、初期状態では初期値Cwsから定
常値Cwoまで徐々に減少し、この状態以降は定常値Cwoで
一定となるような重み係数Cwを導入し、この重み係数Cw
と上記定常値Cwoとの比を偏差Δhに乗じるすればよ
い。この場合、実際の制御偏差の動向が同図(b)に示
されるものとすると、重みづけをされた制御偏差の動向
は同図(c)となる。このような重みづけを行えば、特
に制御開始直後にフィットするようなゲインを与えるこ
とが可能になる。The control deviations can be weighted. For example, if you want to emphasize the startup state of the machine,
As shown in FIG. 7A, in the initial state, the weighting coefficient Cw is gradually reduced from the initial value Cws to the steady value Cwo, and after this state, the steady weighting value Cwo is introduced.
The deviation Δh may be multiplied by the ratio between the steady value Cwo and the steady value Cwo. In this case, assuming that the actual trend of the control deviation is shown in FIG. 11B, the weighted trend of the control deviation is shown in FIG. By performing such weighting, it becomes possible to give a gain that fits immediately after the start of control.
(6)ブームフィードバックゲイン調整モード (7)バケットフィードバックゲイン調整モード これらのモードは、上記フィードフォワード制御と同様
に、現実の掘削動作と同等の試行動作によって各フィー
ドバックゲインの微調整値を設定するモードである。(6) Boom feedback gain adjustment mode (7) Bucket feedback gain adjustment mode These modes, like the above feedforward control, are modes in which fine adjustment values for each feedback gain are set by trial operation equivalent to actual excavation operation. Is.
第23図は、ブームフィードバックゲイン調整モードにお
けるコントローラ16の機能構成を示したものである。こ
こでも、実際のアーム先端高さybと目標値yboとの差
(制御偏差)Δybが一定の制御周期毎に偏差記憶手段7
2に記憶されるようになっている。FIG. 23 shows the functional configuration of the controller 16 in the boom feedback gain adjustment mode. Here again, the deviation storage means 7 is provided for each control cycle in which the difference (control deviation) Δyb between the actual arm tip height yb and the target value ybo is constant.
It will be remembered in 2.
ブームフィードバックゲイン微調整値演算手段73は、上
記偏差Δhの振動状態(この実施例では振動カウント
値)ならびに積算値Σ(Δyb)に基づき、フィードバ
ック比例ゲインおよび積分ゲインの修正量をそれぞれ求
め、この修正量の毎回の積算値で修正したゲインに基づ
き比例積分手段35に試行掘削動作のフィードバック制御
を行わせるとともに、上記偏差の振動状態および積算値
が許容範囲内に収まった時点での修正量をブームフィー
ドバックゲイン微調整値ΔKp,ΔKiとして設定し、前記
ブームフィードバックゲイン微調整値記憶手段36に記憶
させるものである。The boom feedback gain fine adjustment value calculation means 73 finds the correction amounts of the feedback proportional gain and the integral gain, respectively, based on the vibration state of the deviation Δh (vibration count value in this embodiment) and the integrated value Σ (Δyb). Based on the gain corrected by the integrated value of the correction amount each time, the proportional-integral means 35 performs the feedback control of the trial excavation operation, and the correction amount at the time when the vibration state of the deviation and the integrated value fall within the allowable range. The boom feedback gain fine adjustment values ΔKp and ΔKi are set and stored in the boom feedback gain fine adjustment value storage means 36.
同様に、第24図は、バケットフィードバックゲイン調整
モードにおけるコントローラ16の機能構成を示したもの
である。ここでも、実際のバケット対地角度θ3と目標
値θ30との差(制御偏差)Δθ3が一定の制御周期毎に
偏差記憶手段75に記憶され、その振動状態および積算値
に基づき、パケットフィードバックゲイン微調整値演算
手段76によりフィードバックゲインの修正量が順次求め
られ、この修正量の毎回の積算値で修正したゲインに基
づき比例積分手段41により試行掘削動作のフィードバッ
ク制御が実行されるとともに、上記偏差の振動状態およ
び積算値が許容範囲内に収まった時点での修正量がバケ
ットフィードバックゲイン微調整値ΔKp,ΔKiとして設
定され、前記バケットフィードバックゲイン微調整値記
憶手段42に記憶される。Similarly, FIG. 24 shows a functional configuration of the controller 16 in the bucket feedback gain adjustment mode. Also here, the difference (control deviation) Δθ 3 between the actual bucket ground angle θ 3 and the target value θ 30 is stored in the deviation storage means 75 at every constant control cycle, and the packet feedback is performed based on the vibration state and the integrated value. The fine gain adjustment value calculation means 76 sequentially obtains the correction amount of the feedback gain, and the proportional integration means 41 executes the feedback control of the trial excavation operation based on the gain corrected by the integrated value of the correction amount each time, and The vibration state of the deviation and the correction amount at the time when the integrated value falls within the allowable range are set as the bucket feedback gain fine adjustment values ΔKp, ΔKi and stored in the bucket feedback gain fine adjustment value storage means 42.
両フィードバックゲイン微調整値演算手段73,76の機能
構成を第25,26図に示す。なお、このモードは比例ゲイ
ン調整モード、積分ゲイン調整モードの順で切換えられ
るので、前者のモードを第25図に示し、後者のモードを
第26図に示している。The functional configurations of both feedback gain fine adjustment value calculation means 73, 76 are shown in FIGS. Since this mode is switched in the order of the proportional gain adjustment mode and the integral gain adjustment mode, the former mode is shown in FIG. 25 and the latter mode is shown in FIG.
第25図において、振動状態演算手段78は、1回の試行掘
削動作で偏差記憶手段72(75)に記憶された偏差Δhの
振動状態を演算するものであり、この実施例では振動カ
ウント値nが演算される。In FIG. 25, the vibration state calculation means 78 calculates the vibration state of the deviation Δh stored in the deviation storage means 72 (75) in one trial excavation operation, and in this embodiment, the vibration count value n Is calculated.
この振動カウント値nは、第27図に示されるようにして
演算される。同図における補助カウント値は、初期値が
0であり、偏差の増減方向が前回と同じであれば1が加
算され、前回と異なれば0にリセットされるものであ
り、3になった時点でリセットされる。フラグは、初期
値が0であり、最初に補助カウント値が3となった時、
これが増加方法であれば1に、減少方向であれば−1に
設定される。以降は、補助カウント値が3でかつ増減方
向が逆転されている場合に符号が反転される。振動カウ
ント値nは、初期値が0であり、上記フラグが変化する
度に1ずつ加算される。This vibration count value n is calculated as shown in FIG. The auxiliary count value in the figure is 0 when the initial value is 0, 1 is added when the deviation increasing / decreasing direction is the same as the previous time, and is reset to 0 when the deviation is different from the previous time. Will be reset. The flag has an initial value of 0, and when the auxiliary count value first becomes 3,
If this is an increasing method, it is set to 1, and if it is decreasing, it is set to -1. After that, when the auxiliary count value is 3 and the increasing / decreasing direction is reversed, the sign is reversed. The vibration count value n has an initial value of 0 and is incremented by 1 each time the flag is changed.
従って、この演算では、偏差の増減方法が巨視的に切換
わった回数がカウントされることになる。Therefore, in this calculation, the number of times the deviation increasing / decreasing method is macroscopically switched is counted.
なお、振動カウント値nは他の手法で設定するようにし
てもよい。例えば、第28図(a)(b)に示されるよう
に、振動の中心と予想される適当な振動検出オフセット
値hoの上下に幅δをもつ振動検出幅を設定し、この検
出幅の内側から外側に偏差が移行する度に振動カウント
値nを加算していくようにしてもよい。この場合、同図
(a)に示されるように偏差の激しい振動がある場合に
は多数の振動カウント値nがカウントされ、同図(b)
に示されるように偏差の振動が極めて緩やかな場合には
振動カウント値nはほとんどカウントされない。The vibration count value n may be set by another method. For example, as shown in FIGS. 28 (a) and 28 (b), a vibration detection width having a width δ is set above and below an appropriate vibration detection offset value ho expected to be the center of vibration, and the inside of this detection width is set. The vibration count value n may be added every time the deviation shifts from to outside. In this case, a large number of vibration count values n are counted when there is a vibration with a large deviation as shown in FIG.
When the deviation vibration is extremely gentle as shown in (3), the vibration count value n is hardly counted.
修正量演算手段79は、上記のようにして算出された振動
カウント値nに基づき、これに対応するフィードバック
比例ゲインの修正量Fp(n)を演算するものである。The correction amount calculating means 79 calculates the correction amount Fp (n) of the feedback proportional gain corresponding to the vibration count value n calculated as described above.
この実施例では、振動カウント値nと比例ゲイン修正量
Fp(n)との間に第29図に示される関係が与えられてい
る。すなわち、振動カウント値が予め設定された許容値
na(>0)以上である領域においてのみ、制御偏差の
動向が振動的であるとしてこれに応じた負のフィードフ
ォワードゲイン修正量Fp(n)が設定されるようになっ
ている。In this embodiment, the vibration count value n and the proportional gain correction amount
The relationship shown in FIG. 29 is given to Fp (n). That is, only in the region where the vibration count value is equal to or larger than the preset allowable value na (> 0), it is assumed that the movement of the control deviation is oscillating, and the negative feedforward gain correction amount Fp (n) corresponding thereto is set. It is set.
積算値記憶手段80は、1回の試行掘削動作の度に修正量
演算手段79で演算される修正量Fp(n)の積算値を順次
記憶し、この積算値を仮のフィードバックゲイン微調整
値として比例積分手段35(41)に与え、これに基づいて
試行掘削動作中のフィードバック制御を行わせるもので
ある。The integrated value storage means 80 sequentially stores the integrated value of the correction amount Fp (n) calculated by the correction amount calculation means 79 for each trial excavation operation, and the integrated value is used as a temporary feedback gain fine adjustment value. Is given to the proportional-plus-integration means 35 (41), and based on this, feedback control during the trial excavation operation is performed.
許容判定手段81は、1回の試行掘削動作が終わる度に、
その振動カウント値nが許容範囲内、すなわち許容値n
a以下の範囲内にあるか否かを判定するものである。微
調整値設定手段82は、この許容判定手段81により振動カ
ウント値nが許容範囲内にあると判定された場合に、そ
の時点での修正量の積算値をフィードバック比例ゲイン
微調整値ΔKpとして設定し、フィードフォワードゲイン
微調整値記憶手段36(42)に記憶させるものである。The permission determination means 81, after each trial drilling operation,
The vibration count value n is within the allowable range, that is, the allowable value n
It is to determine whether or not it is within the range of a or less. The fine adjustment value setting means 82 sets the integrated value of the correction amount at that time as the feedback proportional gain fine adjustment value ΔKp when the vibration determination value n is determined by the allowance determination means 81 to be within the allowable range. However, it is stored in the feedforward gain fine adjustment value storage means 36 (42).
これに対し、積分ゲイン調整モードにおいては、第26図
に示されるように、前記第19図で説明した修正量演算手
段68、積算値記憶手段69、許容判定手段70、および微調
整値設定手段71と同様の修正量演算手段83、積算値記憶
手段84、許容判定手段85、および微調整値設定手段86が
備えられており、前記フィードフォワードゲイン調整モ
ードと同様に、偏差の積算値Δhに応じてフィードバッ
ク積分ゲイン微調整値ΔKiが設定される。On the other hand, in the integral gain adjustment mode, as shown in FIG. 26, the correction amount calculation means 68, the integrated value storage means 69, the allowance determination means 70, and the fine adjustment value setting means described in FIG. Similar to 71, the correction amount calculation means 83, the integrated value storage means 84, the allowance determination means 85, and the fine adjustment value setting means 86 are provided, and the integrated value Δh of the deviation is set in the same manner as the feedforward gain adjustment mode. Accordingly, the feedback integration gain fine adjustment value ΔKi is set.
フィードフォワードゲイン調整と異なっているのは、偏
差の積算値Σ(Δh)とゲイン修正量Fi(Σ(Δh))
との関係のみであり、両者の関係は第30図に示されるよ
うになっている。すなわち、偏差の積算値Σ(Δh)が
正の許容値Va以上の領域であっても、負の許容値−Va以
下の領域であっても、その絶対値に応じた正の修正量Fi
(Σ(Δh))が設定されるようになっている。The difference from the feedforward gain adjustment is that the integrated value Σ (Δh) of the deviation and the gain correction amount Fi (Σ (Δh))
The relationship between the two is shown in Fig. 30. That is, whether the integrated value Σ (Δh) of deviations is the positive allowable value Va or more or the negative allowable value −Va or less, the positive correction amount Fi depending on the absolute value thereof.
(Σ (Δh)) is set.
次に、このフィードバック調整モードにおいて実際に行
われる比例ゲイン微調整値および積分ゲイン微調整値の
設定動作を、それぞれ第31図および第32図のフローチャ
ートを参照しながら説明する。Next, the setting operation of the proportional gain fine adjustment value and the integral gain fine adjustment value actually performed in this feedback adjustment mode will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 31 and 32, respectively.
まず、比例ゲイン調整モードでは、第31図に示されるよ
うに、フィードバックゲイン調整に先立ち、前記フィー
ドフォワードゲイン調整モードで設定された微調整値Δ
Kffに基づき、フィードフォワードゲインの微調整をし
ておく(ステップS31)。なお、図示はしないが、各非
線形補償手段30,39,46においても、前記アクチュエータ
補正ゲイン設定モードおよびアクチュエータ不感帯補償
微調整値で設定された補正ゲインKaおよび不感帯補償微
調整値Δwを取込んだ演算が行われるようにする。一
方、フィードバック比例ゲイン微調整値ΔKpを0に設定
するとともに、フィードバック比例ゲインKpを予め設定
されているゲイン標準値Kpoに設定し、これによってフ
ィードバック比例ゲインKpの初期化を行う(ステップS
32)。First, in the proportional gain adjustment mode, as shown in FIG. 31, prior to the feedback gain adjustment, the fine adjustment value Δ set in the feedforward gain adjustment mode is set.
Based on Kff, leaving the fine adjustment of the feed-forward gain (step S 31). Although not shown, each of the nonlinear compensating means 30, 39, 46 also incorporates the correction gain Ka and the dead zone compensation fine adjustment value Δw set by the actuator compensation gain setting mode and the actuator dead zone compensation fine adjustment value. Allow the calculation to be performed. On the other hand, the feedback proportional gain fine adjustment value ΔKp is set to 0, and the feedback proportional gain Kp is set to a preset gain standard value Kpo, whereby the feedback proportional gain Kp is initialized (step S
32 ).
次に、実際の掘削動作と同等の試行掘削動作を行いなが
ら、この動作中に一定の制御周期毎に偏差Δhを割出し
て順位記憶し(ステップS33)、さらに、その振動カウ
ント値nを算出する(ステップS34)。Next, while the actual drilling operation equivalent trial drilling operation, and order storage by indexing deviation Δh every predetermined control cycle during the operation (step S 33), further, the vibration count value n Calculate (step S34 ).
この振動カウント値nが許容値na以上である場合には
(ステップS35でNO)、この振動カウント値nに対応す
る修正量Fp(n)を求め、これを仮のフィードバック比
例ゲイン微調整値ΔKpに加えたものを新たなフィードバ
ック比例ゲイン微調整値ΔKpとして更新設定するととも
に、この仮のフィードバック比例ゲイン微調整値ΔKpを
ゲイン標準値Kpoに加えた値を仮のフィードバック比例
ゲインKffとして設定し(ステップS36)、次回の試行掘
削動作を行わせる。When the vibration count value n is equal to or larger than the allowable value na (NO in step S35), the correction amount Fp (n) corresponding to the vibration count value n is calculated, and the correction amount Fp (n) is tentatively adjusted to the feedback proportional gain fine adjustment value ΔKp. Is updated and set as a new feedback proportional gain fine adjustment value ΔKp, and a value obtained by adding this temporary feedback proportional gain fine adjustment value ΔKp to the gain standard value Kpo is set as a temporary feedback proportional gain Kff ( In step S36 ), the next trial excavation operation is performed.
このような動作が繰返されることにより、仮のフィード
バック比例ゲイン微調整値ΔKpには修正量Fp(n)が順
次積算されていき、フィードバック比例ゲインKpは修正
されていく。そして、上記振動カウント値が許容範囲内
に収まった時点(ステップS36でYES)で、この時の積算
値である仮の微調整値ΔKpが正式なフィードバック比例
ゲイン微調整値として設定され、記憶される(ステップ
S37)。以上のようにして比例ゲイン調整モードが完了
した後、第32図に示される積分ゲイン調整モードに切換
えられる(ステップS38)。By repeating such an operation, the correction amount Fp (n) is sequentially added to the provisional feedback proportional gain fine adjustment value ΔKp, and the feedback proportional gain Kp is corrected. Then, when the vibration count value falls within the allowable range (YES in step S36 ), the temporary fine adjustment value ΔKp, which is the integrated value at this time, is set as the formal feedback proportional gain fine adjustment value, and is stored. Be done (step
S 37 ). After the proportional gain adjustment mode is completed as described above, the mode is switched to the integral gain adjustment mode shown in FIG. 32 (step S38 ).
この積分ゲイン調整モードでは、上記フィードフォワー
ドゲインKffのみならず、記憶されたばかりの比例ゲイ
ン微調整値ΔKpに基づいて比例ゲインKpの微調整値も前
もって行われる(ステップS41)。その御は、前記第21
図に示されるフィードフォワードゲイン調整モードの動
作と同様に、フィードバック積分ゲインKiの初期化(ス
テップS42)が行われた後、試行掘削動作と制御周期の
偏差記憶(ステップS43)、その積分値Σ(Δh)の算
出(ステップS44)、ならびに積分ゲインKiおよびその
微調整値ΔKiの修正(ステップS47)が、上記積算値Σ
(Δh)が許容条件を満たすまで(ステップS45,S46の
いずれかでNO)続行され、許容条件を見たした時点(ス
テップS45,S46でYES)で、この時点での積算値ΔKiが正
式なフィードバック積分ゲイン微調整値として設定さ
れ、記憶される(ステップS48)。In this integral gain adjustment mode, not only the feedforward gain Kff, but also the fine adjustment value of the proportional gain Kp based on the just-stored proportional gain fine adjustment value ΔKp is performed in advance (step S 41 ). It is the 21st
Similar to the operation in the feedforward gain adjustment mode shown in the figure, after the feedback integration gain Ki is initialized (step S 42 ), trial excavation operation and control cycle deviation storage (step S 43 ), the integration value Σ calculation of (Delta] h) (step S 44), and the integral gain Ki and modifications thereof fine adjustment value ΔKi (step S 47), the cumulative value Σ
It continues until (Δh) satisfies the allowable condition (NO in either of steps S 45 and S 46 ), and when the allowable condition is seen (YES in steps S 45 and S 46 ), the integrated value at this time ΔKi is set and stored as a formal feedback integration gain fine adjustment value (step S 48 ).
以上のようにして設定され比例ゲイン微調整値ΔKpおよ
び積分ゲイン微調整値ΔKiを導入した制御が前記通常制
御モードで用いられることにより、機械の特性を考慮し
たフィードバック制御が実現されることになる。By using the control in which the proportional gain fine adjustment value ΔKp and the integral gain fine adjustment value ΔKi set as described above are introduced in the normal control mode, feedback control considering the characteristics of the machine is realized. .
なお、上記積分ゲイン調整モードにおいても、各制御偏
差に前記第22図で説明したような重みづけが可能であ
る。Even in the integral gain adjustment mode, each control deviation can be weighted as described with reference to FIG.
このような装置によれば、各調整モードで設定、記憶し
た補正ゲインおよび微調整値を用いて通常制御モードで
の制御を実行することにより、制御精度の向上を図るこ
とができる。さらに、上記補正ゲインおよび各微調整値
はEEPROM24に格納されており、適宜書換えが可能である
ので、各アクチュエータ等の交換時や、特性の経年変化
が予想される時点で上記補正ゲインおよび各微調整値を
修正、変更することができる。According to such an apparatus, control accuracy can be improved by executing control in the normal control mode using the correction gain and the fine adjustment value set and stored in each adjustment mode. Furthermore, since the correction gain and each fine adjustment value are stored in the EEPROM 24 and can be rewritten as appropriate, the correction gain and each fine adjustment value can be set at the time of replacement of each actuator or the like, or when aging of characteristics is expected. The adjustment value can be modified and changed.
しかも、上記調整モードでは、まずアクチュエータ不感
帯補償値調整モードで正確なアクチュエータ不感帯補償
値の調整を行っておき、この調整値を踏まえた上で補正
ゲイン設定モードにおいて補正ゲインの設定を行ってい
るので、不感帯補償値の調整、補正ゲインの設定の双方
とも適正に行うことが可能となっている。Moreover, in the above adjustment mode, first, the actuator dead zone compensation value adjustment mode is adjusted accurately, and the correction gain setting mode is used to set the correction gain based on this adjustment value. It is possible to properly perform both the adjustment of the dead zone compensation value and the setting of the correction gain.
なお、本発明は、以上説明した実施例に限られず、例と
して次のような態様をとることも可能である。The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can take the following modes as examples.
(1) 上記実施例では、補正ゲインを演算する際、あ
る所定角度域を可動部位が通過するのに要する時間から
速度を演算するようにしているが、速度センサによって
上記速度を直接検出するようにしてもよい。(1) In the above embodiment, when the correction gain is calculated, the speed is calculated from the time required for the movable part to pass through a certain predetermined angle range, but the speed sensor may directly detect the speed. You may
(2) 上記実施例では、2つの不感帯補償値w1,w2を
求め、これらを使い分けるようにしたものを示したが、
本発明ではいずれか一方の不感帯補償値の調整に関する
値のみを求めるようにしてもよい。(2) In the above embodiment, the two dead zone compensation values w 1 and w 2 are obtained, and these are used properly.
In the present invention, only one of the values relating to the adjustment of the dead zone compensation value may be obtained.
(3) 上記実施例では、本発明の「不感帯補償値の調
整に関する値」として、新しい不感帯補償値と予め設定
されている不感帯補償標準値との差である不感帯補償微
調整値を演算、記憶するものを示したが、これに代え、
調整済みの新しい不感帯補償値そのものを記憶するよう
にしても上記と同様の効果を得ることができる。(3) In the above embodiment, as the “value relating to the adjustment of the dead zone compensation value” of the present invention, the dead zone compensation fine adjustment value which is the difference between the new dead zone compensation value and the preset dead zone compensation standard value is calculated and stored. However, instead of this,
Even if the adjusted new dead zone compensation value itself is stored, the same effect as above can be obtained.
(4) 上記実施例では、フィードフォワード制御モー
ドおよびフィードバック制御モードの他、多数の調整モ
ードが切換可能な装置を示したが、本発明では、少なく
とも不感帯補償値の調整及び補正ゲインの設定が行われ
れば、その効果を発揮することができる。ただし、上記
実施例のようにまず各検出器のオフセット値調整および
アクチュエータの非線形補償の微調整を行い、この状態
でフィードフォワードゲインやフィードバックゲイン等
を調整するようにすれば、アクチュエータの特性を十分
に線形的にした状態で制御ゲインを調整でき、より理に
かなった精度の高いゲイン調整ができる。(4) In the above embodiment, a device capable of switching a large number of adjustment modes in addition to the feedforward control mode and the feedback control mode is shown. However, in the present invention, at least the dead zone compensation value is adjusted and the correction gain is set. If it is revealed, it can exert its effect. However, if the offset value of each detector and the non-linear compensation of the actuator are finely adjusted as in the above embodiment, and the feedforward gain and feedback gain are adjusted in this state, the characteristics of the actuator will be sufficient. The control gain can be adjusted in a linear state, and more reasonable and highly accurate gain adjustment can be performed.
(5) 本発明は、上記のような油圧ショベルの直線掘
削制御に限らず、種々の油圧駆動機械の制御に対して適
用できるものである。例えば、油圧クレーンの水平引込
み制御や、大型油圧ショベルにおける水平押出し、バケ
ット傾角保持、自動復帰制御についてのシステム等につ
いても、上記実施例と同様にして制御精度の向上を図る
ことができる。(5) The present invention is applicable not only to the linear excavation control of the hydraulic excavator as described above, but also to the control of various hydraulic drive machines. For example, the control accuracy can be improved in the same manner as in the above-described embodiment for a system for horizontal retraction control of a hydraulic crane, horizontal extrusion of a large hydraulic excavator, bucket tilt angle maintenance, automatic return control, and the like.
以上のように本発明は、制御手段を通常制御モードと調
整モードとに切換可能とし、この調整モードではまず不
感帯補償値調整モードに切換えて、駆動信号を出力した
時の油圧駆動部の実際の駆動量から不感帯補償値の調整
に関する値を正確に演算、記憶しておき、その後、この
不感帯補償値の調整を踏まえた上で専用の補正ゲイン設
定モードで非線形補償のための補正ゲインを設定、記憶
し、その後、上記通常制御モードで上記各記憶値を取込
んだ制御を行うようにしたものであるので、製造段階で
はなく製品化した後の段階で、自動的に不感帯補償値、
補正ゲインの双方とも適正に設定でき、低コストの製造
で各アクチュエータの動特性のばらつきを考慮した精度
の高い制御を実現できる効果がある。As described above, the present invention makes it possible to switch the control means between the normal control mode and the adjustment mode. In this adjustment mode, first, the dead zone compensation value adjustment mode is switched to the actual operation of the hydraulic drive unit when the drive signal is output. Accurately calculate and store the value related to the adjustment of the dead zone compensation value from the drive amount, and then set the correction gain for non-linear compensation in the dedicated correction gain setting mode based on this adjustment of the dead zone compensation value. Since it is stored in the normal control mode and then controlled by taking in each of the stored values, the dead zone compensation value is automatically obtained at the stage after the product is commercialized, not at the production stage.
Both of the correction gains can be properly set, and there is an effect that highly accurate control can be realized in consideration of variations in dynamic characteristics of each actuator in low-cost manufacturing.
第1図は本発明の一実施例における油圧ショベルに設け
られたコントローラの入出力信号図、第2図は同コント
ローラのハード構成図、第3図は上記油圧ショベルによ
る法面掘削作業状態を示す正面図、第4図は通常制御モ
ードにおける上記コントローラの制御内容を示すブロッ
ク線図、第5図は同コントローラにおける非線形補償手
段の演算内容を示すブロック線図、第6図はアクチュエ
ータの動特性の一例を示すグラフ、第7図はアクチュエ
ータ不感帯補償値調整モードにおけるコントローラの制
御内容を示すブロック線図、第8図は同モードにおける
コントローラの第1の制御動作を示すフローチャート、
第9図は同動作において時間の経過とともに増大する出
力値とアクチュエータ位置との関係を示すグラフ、第10
図は上記コントローラの第2の制御動作を示すフローチ
ャート、第11図は同動作において時間の経過とともに変
化する出力値とアクチュエータ位置との関係を示すグラ
フ、第12図はアクチュエータへの出力と作動速度とのヒ
ステリシスを示すグラフ、第13図は2つの不感帯補償値
を用いた制御例を示すグラフ、第14図はアクチュエータ
補正ゲイン設定モードにおける上記コントローラの制御
内容を示すブロック図、第15図は同コントローラにおい
て設定される角度範囲を示す説明図、第16図は同コント
ローラにおいて求められる特性個体値と標準値との関係
を示すグラフ、第17図はブームフィードフォワードゲイ
ン調整モードにおける上記コントローラの制御内容を示
すブロック線図、第18図はバケットフィードフォワード
ゲイン調整モードにおける上記コントローラの制御内容
を示すブロック線図、第19図はフィードフォワードゲイ
ン調整モードにおけるフィードフォワードゲイン微調整
値演算手段の演算内容を示すブロック線図、第20図は同
モードにおいて求められる制御偏差の積算値とフィード
フォワードゲイン補正量との関係を示すグラフ、第21図
は同モードにおけるコントローラの実際の制御動作を示
すフローチャート、第22図(a)(b)(c)は制御偏
差の重みづけを行う場合の時間と重み係数、偏差、重み
づけされた偏差との関係をそれぞれ示すグラフ、第23図
はブームフィードバックゲイン調整モードにおけるコン
トローラの制御内容を示すブロック線図、第24図はバケ
ットフィードバックゲイン調整モードにおけるコントロ
ーラの制御内容を示すブロック線図、第25図はフィード
バック比例ゲイン調整モードにおけるフィードバックゲ
イン微調整値演算手段の演算内容を示すブロック線図、
第26図はフィードバック積分ゲイン調整モードにおける
フィードバックゲイン微調整値演算手段の演算内容を示
すブロック線図、第27図は上記フィードバック比例ゲイ
ン調整モードにおいて用いられる振動カウント値の演算
方法の一例を示すグラフ、第28図(a)(b)は同振動
カウント値の演算方法の他の例を示すグラフ、第29図は
上記フィードバック比例ゲイン調整モードにおいて求め
られる振動カウント値と比例ゲイン修正量との関係を示
すグラフ、第30図は上記フィードバック積分ゲイン調整
モードにおいて求められる偏差の積算値とゲイン修正量
との関係を示すグラフ、第31図は上記フィードバック比
例ゲイン調整モードにおけるコントローラの実際の制御
動作を示すフローチャート、第32図は上記フィードバッ
ク積分ゲイン調整モードにおけるコントローラの実際の
制御動作を示すフローチャートである。 2……ブーム、3……アーム、4……バケット、5……
ブームシリンダ(油圧駆動部)、6……アームシリンダ
(油圧駆動部)、7……バケットシリンダ(油圧駆動
部)、8……アーム角度検出器(検出手段)、9……ア
ーム角度検出器(検出手段)、10……バケット角度検出
器(検出手段)、15……モード切換スイッチ(モード切
換手段)、16……コントローラ(制御手段)、31a……
アームアクチュエータ補正ゲイン記憶手段、31b……ア
ームアクチュエータ不感帯補償微調整値記憶手段(不感
帯補償調整記憶手段)、40a……ブームアクチュエータ
補正ゲイン記憶手段、40b……ブームアクチュエータ不
感帯補償微調整値記憶手段(不感帯補償調整記憶手
段)、47a……バケットアクチュエータ補正ゲイン記憶
手段、47b……バケットアクチュエータ不感帯補償微調
整値記憶手段(不感帯補償調整記憶手段)、51……不感
帯補償値加算器(不感帯補償手段)、55……信号出力手
段、56……アクチュエータ不感帯補償微調整値演算手段
(不感帯補償調整演算手段)、58……一定出力信号発生
手段(ゲイン設定用信号出力手段)、59……時間計測手
段(速度検出手段)、62……アクチュエータ補正ゲイン
記憶手段。FIG. 1 is an input / output signal diagram of a controller provided in a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the controller, and FIG. 3 shows a slope excavation work state by the hydraulic excavator. A front view, FIG. 4 is a block diagram showing the control contents of the controller in the normal control mode, FIG. 5 is a block diagram showing the calculation contents of the nonlinear compensating means in the controller, and FIG. 6 is a diagram showing the dynamic characteristics of the actuator. A graph showing an example, FIG. 7 is a block diagram showing the control contents of the controller in the actuator dead zone compensation value adjustment mode, and FIG. 8 is a flowchart showing the first control operation of the controller in the mode,
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the output value and the actuator position, which increase with time in the same operation,
Fig. 11 is a flow chart showing the second control operation of the controller, Fig. 11 is a graph showing the relationship between the output value and the actuator position, which change with time in the same operation, and Fig. 12 is the output to the actuator and the operating speed. And FIG. 13 is a graph showing a control example using two dead zone compensation values, FIG. 14 is a block diagram showing the control contents of the controller in the actuator correction gain setting mode, and FIG. 15 is the same. FIG. 16 is an explanatory view showing an angle range set in the controller, FIG. 16 is a graph showing a relationship between a characteristic individual value and a standard value required in the controller, and FIG. 17 is a control content of the controller in the boom feedforward gain adjustment mode. Fig. 18 shows the block diagram of Fig. 18 in the bucket feedforward gain adjustment mode. FIG. 19 is a block diagram showing the control contents of the above controller, FIG. 19 is a block diagram showing the calculation contents of the feedforward gain fine adjustment value calculating means in the feedforward gain adjustment mode, and FIG. 20 is the control deviation required in the same mode. 21 is a graph showing the relationship between the integrated value and the feedforward gain correction amount, FIG. 21 is a flowchart showing the actual control operation of the controller in the same mode, and FIGS. 22 (a), (b) and (c) are the weights of the control deviation. Fig. 23 is a block diagram showing the control contents of the controller in the boom feedback gain adjustment mode, and Fig. 24 is a bucket. Fig. 25 is a block diagram showing the control contents of the controller in the feedback gain adjustment mode. Block diagram showing the content of operation of the feedback gain fine adjustment value calculating means in the fed back proportional gain adjustment mode,
FIG. 26 is a block diagram showing the calculation contents of the feedback gain fine adjustment value calculation means in the feedback integral gain adjustment mode, and FIG. 27 is a graph showing an example of the calculation method of the vibration count value used in the feedback proportional gain adjustment mode. 28 (a) and 28 (b) are graphs showing another example of the calculation method of the same vibration count value, and FIG. 29 is a relationship between the vibration count value and the proportional gain correction amount obtained in the feedback proportional gain adjustment mode. FIG. 30 is a graph showing the relationship between the integrated value of the deviation obtained in the feedback integral gain adjustment mode and the gain correction amount, and FIG. 31 shows the actual control operation of the controller in the feedback proportional gain adjustment mode. The flowchart shown in Fig. 32 is the above feedback integral gain adjustment mode. Is a flow chart showing the actual control operation of the controller in. 2 ... Boom, 3 ... Arm, 4 ... Bucket, 5 ...
Boom cylinder (hydraulic drive), 6 ... Arm cylinder (hydraulic drive), 7 ... Bucket cylinder (hydraulic drive), 8 ... Arm angle detector (detection means), 9 ... Arm angle detector ( Detection means), 10 ... bucket angle detector (detection means), 15 ... mode changeover switch (mode changeover means), 16 ... controller (control means), 31a.
Arm actuator correction gain storage means, 31b ... Arm actuator dead zone compensation fine adjustment value storage means (dead zone compensation adjustment storage means), 40a ... Boom actuator correction gain storage means, 40b ... Boom actuator dead zone compensation fine adjustment value storage means ( Dead zone compensation adjustment storage means), 47a ... bucket actuator correction gain storage means, 47b ... bucket actuator dead zone compensation fine adjustment value storage means (dead zone compensation adjustment storage means), 51 ... dead zone compensation value adder (dead zone compensation means) , 55: signal output means, 56: actuator dead zone compensation fine adjustment value calculation means (dead zone compensation adjustment calculation means), 58: constant output signal generation means (gain setting signal output means), 59: time measurement means (Speed detection means), 62 ... Actuator correction gain storage means.
Claims (1)
と、この検出手段の検出信号が入力され、これに基づい
て上記油圧駆動部の駆動制御を行う制御手段とを備え、
この制御手段に、上記油圧駆動部の不感帯を補償する不
感帯補償手段と、上記油圧駆動部の非線形性を補償する
非線形補償手段とが設けられた油圧駆動機械の自動制御
装置において、上記制御手段のモードを通常制御モード
と調整モードとに切換えるとともに、調整モードでは不
感帯補償値調整モード、補正ゲイン設定モードの順にモ
ードを切換えるモード切換手段と、上記不感帯補償値設
定モードにおいて出力値を変化させながら油圧駆動部の
制御信号を出力する信号出力手段と、上記出力値と実際
の油圧駆動部の駆動量との関係から不感帯補償値の調整
に関する値を演算する不感帯補償調整演算手段と、この
演算された不感帯補償値の調整に関する値を記憶する不
感帯補償調整記憶手段と、上記補正ゲイン設定モードに
おいて互いに出力値の異なる複数種の信号の出力で油圧
駆動部を実際に作動させるゲイン設定用信号出力手段
と、この油圧駆動部の作動速度を検出する速度検出手段
と、この検出された速度と上記出力値との関係、予め設
定された上記出力値に対する作動速度の特性値、及び上
記不感帯補償調整記憶手段で記憶された値に基づいて補
正ゲインを演算する補正ゲイン演算手段と、この補正ゲ
イン演算手段により演算された補正ゲインを記憶する補
正ゲイン記憶手段とを備えるとともに、上記不感帯補償
調整記憶手段により記憶された不感帯補償に関する値を
取込んだ不感帯補償値で上記通常制御モードにおいて実
際の不感帯補償を行うように上記不感帯補償手段を構成
し、上記通常制御モードにおいて上記補正ゲイン記憶手
段に記憶された補正ゲインを取り込んだ非線形補償を行
うように上記非線形補償手段を構成したことを特徴とす
る油圧駆動機械の自動制御装置。1. A detection means for detecting a drive amount of a hydraulic drive section, and a control means for inputting a detection signal of the detection means to control the drive of the hydraulic drive section based on the detection signal.
In the automatic control device for the hydraulic drive machine, the control means is provided with a dead zone compensating means for compensating the dead zone of the hydraulic drive section and a non-linear compensating means for compensating the non-linearity of the hydraulic drive section. The mode is switched between the normal control mode and the adjustment mode, and in the adjustment mode, the dead band compensation value adjustment mode and the correction gain setting mode are switched in this order, and the hydraulic pressure is changed while changing the output value in the dead band compensation value setting mode. A signal output means for outputting a control signal of the drive section, a dead zone compensation adjustment calculation means for calculating a value relating to the adjustment of the dead zone compensation value from the relationship between the output value and the actual drive amount of the hydraulic drive section, and this calculated Dead band compensation adjustment storage means for storing a value relating to the adjustment of the dead zone compensation value, and mutually output in the correction gain setting mode Gain setting signal output means for actually operating the hydraulic drive section by outputting a plurality of different types of signals, speed detection means for detecting the operating speed of the hydraulic drive section, the detected speed and the output value. Relationship, the characteristic value of the operating speed with respect to the preset output value, and the correction gain calculation means for calculating the correction gain based on the value stored in the dead zone compensation adjustment storage means, and the correction gain calculation means. And a correction gain storage means for storing the corrected correction gain, and for performing the actual dead zone compensation in the normal control mode with the dead zone compensation value that takes in the value relating to the dead zone compensation stored by the dead zone compensation adjustment storage means. The dead zone compensating means, and takes in the correction gain stored in the correction gain storage means in the normal control mode. Automatic control system for a hydraulic drive machine which is characterized in that constitute the non-linear compensation unit to perform nonlinear compensation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2270941A JPH07101364B2 (en) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | Automatic control device for hydraulic drive machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2270941A JPH07101364B2 (en) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | Automatic control device for hydraulic drive machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04149604A JPH04149604A (en) | 1992-05-22 |
JPH07101364B2 true JPH07101364B2 (en) | 1995-11-01 |
Family
ID=17493141
Family Applications (1)
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JP2270941A Expired - Lifetime JPH07101364B2 (en) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | Automatic control device for hydraulic drive machine |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH07101364B2 (en) |
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JPS6223302U (en) * | 1985-07-22 | 1987-02-12 | ||
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JPH01210284A (en) * | 1988-02-18 | 1989-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Industrial robot |
-
1990
- 1990-10-08 JP JP2270941A patent/JPH07101364B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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