JPH08177087A - Controller of construction machinery - Google Patents

Controller of construction machinery

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JPH08177087A
JPH08177087A JP32014394A JP32014394A JPH08177087A JP H08177087 A JPH08177087 A JP H08177087A JP 32014394 A JP32014394 A JP 32014394A JP 32014394 A JP32014394 A JP 32014394A JP H08177087 A JPH08177087 A JP H08177087A
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tilt angle
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Abstract

PURPOSE: To improve the response of a controller for construction machines. CONSTITUTION: When starting to drive a load 4, a pilot pressure signal of a changeover valve 5, a delivery pressure signal of a hydraulic pump 1a and a slant angle signal of the hydraulic pump are input in a controller 2. The controller 2 operates an aimed value of the slant angle of the hydraulic pump 1a on the basis of a smaller pressure signal in the pilot pressure signal and the delivery pressure signal. The aimed value is input in an aimed value limiter and set so that the upper limit thereof is smaller than the maximum slant angle of the hydraulic pump 1a and also the lower limit thereof is larger than the minimum slant ange. Next, the deviation between the aimed value and the measured value of the slant angle is operated and an instruction value showing a new slant angle is operated on the basis of the integral value of deviation. The instruction is transmitted to the hydraulic pump 1a through a regulator 1b to alter the slant angle thereof. In this way, the instruction value can be overshot.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、制御対象の制御の大き
さを示す制御値の実測値と目標値との偏差に基づいて制
御対象を制御する建設機械の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a construction machine, which controls a control target based on a deviation between an actual measurement value and a target value of a control value indicating a control magnitude of the control target.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の制御装置が搭載される建設機械
として例えば図5に示すようなホイール式油圧ショベル
がある。図5において、51は油圧モータであり、この
油圧モータ51の回転によりトランスミッション52お
よびプロペラシャフト53を介して後輪54が駆動さ
れ、車両が走行する。また、油圧モータ51の回転によ
りブームシリンダ55が伸縮され、フロントアタッチメ
ントの一部であるブーム56が昇降する。
2. Description of the Related Art As a construction machine equipped with a control device of this type, there is a wheel type hydraulic excavator as shown in FIG. 5, for example. In FIG. 5, reference numeral 51 is a hydraulic motor, and the rotation of the hydraulic motor 51 drives the rear wheels 54 via the transmission 52 and the propeller shaft 53 to drive the vehicle. The boom cylinder 55 is expanded and contracted by the rotation of the hydraulic motor 51, and the boom 56, which is a part of the front attachment, is moved up and down.

【0003】図6は、図5の油圧モータ51を駆動する
不図示の可変容量油圧ポンプ(以下、単に油圧ポンプと
略する)の傾転角度を制御する制御ブロック図である。
図6において、101は制御対象1である油圧ポンプの
傾転角度の目標値を所定の式に基づいて演算する目標値
演算回路であり、この目標値演算回路101には不図示
の操作レバーの操作量に応じた信号が入力される。10
2は目標値演算回路101で演算された目標値が所定の
上限値および下限値の範囲内に収まるように目標値の修
正を行う目標値リミッタである。
FIG. 6 is a control block diagram for controlling a tilting angle of a variable displacement hydraulic pump (hereinafter simply referred to as a hydraulic pump) (not shown) for driving the hydraulic motor 51 of FIG.
In FIG. 6, reference numeral 101 denotes a target value calculation circuit that calculates a target value of the tilt angle of the hydraulic pump that is the controlled object 1 based on a predetermined formula. The target value calculation circuit 101 includes an operation lever (not shown). A signal corresponding to the operation amount is input. 10
Reference numeral 2 is a target value limiter that corrects the target value so that the target value calculated by the target value calculation circuit 101 falls within a range of predetermined upper limit value and lower limit value.

【0004】図7に示すように、目標値リミッタ102
は、油圧ポンプの最大傾転角度よりも所定角度大きい値
を上限値、油圧ポンプの最小傾転角度よりも所定角度小
さい値を下限値とし、この範囲内に目標値を設定する。
すなわち、目標値リミッタ102は、製造誤差や組立誤
差等によって油圧ポンプの最大傾転角度および最小傾転
角度が変化しても、傾転角度を確実に最大傾転角度ある
いは最小傾転角度まで変更できるように、最大傾転角度
および最小傾転角度で定まる範囲よりも多少の余裕を持
たせた範囲を目標値の設定範囲とする。この目標値リミ
ッタ102を設けることにより、目標値は最大傾転角度
および最小傾転角度で定まる範囲から大きく逸脱しなく
なり、かつ目標値と実測値との偏差も小さくなる。
As shown in FIG. 7, a target value limiter 102
Is a target value set within this range, with an upper limit value being a value larger than the maximum tilt angle of the hydraulic pump by an upper limit value, and a lower limit value being a value smaller by a predetermined angle than the minimum tilt angle of the hydraulic pump.
That is, the target value limiter 102 reliably changes the tilt angle to the maximum tilt angle or the minimum tilt angle even if the maximum tilt angle and the minimum tilt angle of the hydraulic pump change due to manufacturing error, assembly error, or the like. As much as possible, the target value setting range is a range with a little margin from the range determined by the maximum tilt angle and the minimum tilt angle. By providing the target value limiter 102, the target value does not largely deviate from the range determined by the maximum tilt angle and the minimum tilt angle, and the deviation between the target value and the actually measured value becomes small.

【0005】図6において、103は油圧ポンプの傾転
角度を計測する傾転角検出器、104は傾転角検出器1
03によって検出された傾転角度の実測値と目標値リミ
ッタ102から出力された目標値との偏差を演算する差
分器である。105は差分器104によって演算された
偏差を積分する定常偏差補償器、106は定常偏差補償
器105から出力された積分値に基づいて油圧ポンプの
傾転角度を変化させるための指令値を出力する安定化補
償器(例えば、PID補償器)である。
In FIG. 6, 103 is a tilt angle detector for measuring the tilt angle of the hydraulic pump, and 104 is a tilt angle detector 1.
The difference unit calculates the deviation between the actual value of the tilt angle detected by 03 and the target value output from the target value limiter 102. Reference numeral 105 denotes a steady-state deviation compensator that integrates the deviation calculated by the differencer 104, and 106 outputs a command value for changing the tilt angle of the hydraulic pump based on the integrated value output from the steady-state deviation compensator 105. It is a stabilization compensator (for example, a PID compensator).

【0006】107は指令値が所定の上限値および下限
値の範囲内に収まるように指令値の修正を行う指令値リ
ミッタである。図8に示すように、指令値リミッタ10
7は、最大傾転角度に対応する実測値より所定値大きい
値を上限値、最小傾転角度に対応する実測値より所定値
小さい値を下限値とし、この範囲内に指令値を設定す
る。
Reference numeral 107 is a command value limiter which corrects the command value so that the command value falls within a range of predetermined upper limit value and lower limit value. As shown in FIG. 8, the command value limiter 10
7, the upper limit value is a value larger than the actual measurement value corresponding to the maximum tilt angle by the upper limit value, and the lower limit value is the predetermined value smaller than the actual measurement value corresponding to the minimum tilt angle, and the command value is set within this range.

【0007】指令値リミッタ107を設けるのは主に以
下の理由による。油圧ポンプの傾転角度が最大傾転角度
に達しても、傾転角検出器103の取り付け位置の誤差
等によっては最大傾転角度よりも小さい角度が計測され
るおそれがある。また、目標値リミッタ102は最大傾
転角度よりも所定角度大きい値を上限値にするため、図
9に示すように、傾転角度の実測値(図示の二点鎖線)
と目標値(図示の実線)との間に一定の偏差が生じるお
それがある。この偏差は定常偏差補償器105の積分作
用により増大し続けるため、安定化補償器106はこの
偏差をなくそうとして図示の一点鎖線で示すような右上
がりの指令値を出力する。
The reason for providing the command value limiter 107 is mainly for the following reason. Even if the tilt angle of the hydraulic pump reaches the maximum tilt angle, an angle smaller than the maximum tilt angle may be measured due to an error in the mounting position of the tilt angle detector 103 or the like. Further, since the target value limiter 102 sets the upper limit value to a value that is larger than the maximum tilt angle by a predetermined angle, as shown in FIG. 9, the measured tilt angle value (two-dot chain line in the figure).
A certain deviation may occur between the target value and the target value (solid line in the figure). Since this deviation continues to increase due to the integration action of the steady deviation compensator 105, the stabilization compensator 106 outputs a command value that rises to the right as shown by the one-dot chain line in an attempt to eliminate this deviation.

【0008】この状態で目標値が急減すると、それに応
じて指令値も減少するが、傾転角度が実際に変化し始め
るのは、指令値と実測値とがほぼ等しくなる時点以降で
ある。したがって、図示の矢印範囲で示すように、目標
値が変化してから実際に傾転角度が変化するまでに所定
時間の応答遅れが発生する。一方、指令値リミッタ10
7を設けると、図10に示すように、目標傾転角と実際
の傾転角の間に一定の偏差があっても指令値は一定レベ
ル以上にならないため、目標値が急減した場合の応答遅
れは図9よりも短くなる。
If the target value suddenly decreases in this state, the command value also decreases accordingly, but the tilt angle actually begins to change after the time when the command value and the measured value become substantially equal. Therefore, as shown by the arrow range in the drawing, a response delay occurs for a predetermined time from the change of the target value to the actual change of the tilt angle. On the other hand, the command value limiter 10
If 7, the command value does not reach a certain level or more even if there is a certain deviation between the target tilt angle and the actual tilt angle, as shown in FIG. The delay is shorter than in FIG.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】油圧ポンプの応答性を
よくするためには、指令値をオーバーシュートあるいは
アンダーシュートさせる必要がある。例えば、油圧ポン
プの傾転角度が十分に小さいときに短時間で傾転角度を
大きくするためには、図11の点線に示すように指令値
をオーバーシュートさせるのが望ましい。これにより、
傾転角度を短時間で大きくすることができる。
In order to improve the responsiveness of the hydraulic pump, it is necessary to overshoot or undershoot the command value. For example, in order to increase the tilt angle in a short time when the tilt angle of the hydraulic pump is sufficiently small, it is desirable to overshoot the command value as shown by the dotted line in FIG. This allows
The tilt angle can be increased in a short time.

【0010】ところが、図6のように指令値リミッタ1
07が設けられている場合には、図11の二点鎖線で示
すように、指令値の上限値が制限されるため、指令値を
オーバーシュートさせることができず、応答性が悪くな
ってしまう。また、無理に応答させようとすると、指令
値が振動して安定性が悪くなる。
However, as shown in FIG. 6, the command value limiter 1
When 07 is provided, the upper limit value of the command value is limited as shown by the chain double-dashed line in FIG. 11, so the command value cannot be overshooted and the responsiveness deteriorates. . Further, if an attempt is made to respond by force, the command value will vibrate and the stability will deteriorate.

【0011】本発明の目的は、制御対象を制御する際の
応答性をその安定性を損うことなく向上するようにした
建設機械の制御装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a control device for a construction machine capable of improving responsiveness when controlling an object to be controlled without impairing its stability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】実施例を示す図1,2に
対応づけて本発明を説明すると、本発明は、制御対象1
の制御の大きさを示す目標値を演算する目標値演算回路
101Aと、演算された目標値が所定の上限値および下
限値の範囲内に収まるように目標値の大きさを制限する
目標値制限回路102Aと、制御対象1の実際の制御の
大きさを示す制御値を計測する制御値計測手段9と、制
限された目標値と計測された制御値との偏差を演算する
偏差演算回路104Aと、演算された偏差を積分する積
分回路105Aと、積分された偏差に基づいて制御値を
変化させるための指令値を演算する指令値演算回路10
6Aとを備えた建設機械の制御装置に適用され、目標値
の上限値を制御値の上限値よりも小さくし、かつ目標値
の下限値を制御値の下限値よりも大きくするように目標
値制限回路102Aを構成することにより、上記目的は
達成される。請求項2に記載の発明は、可変容量油圧ポ
ンプ1aのポンプ傾転角度の目標値を演算する目標値演
算回路101Aと、演算された目標値が所定の上限値お
よび下限値の範囲内に収まるように目標値の大きさを制
限する目標値制限回路102Aと、ポンプ傾転角度を計
測する制限値計測手段と、制限された目標値と計測され
たポンプ傾転角度との偏差を演算する偏差演算回路10
4Aと、演算された偏差を積分する積分回路105A
と、積分された偏差に基づいてポンプ傾転角度を変化さ
せるための指令値を演算する指令値演算回路106Aと
を備えた建設機械の制御装置に適用され、目標値の上限
値を可変容量油圧ポンプ1aの最大傾転角度よりも小さ
くし、かつ目標値の下限値を可変容量油圧ポンプ1aの
最小傾転角度よりも大きくするように目標値制限回路1
02Aを構成することにより、上記目的は達成される。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載された建設機
械の制御装置において、可変容量油圧ポンプ1aからの
吐出油により駆動される油圧アクチュエータ3と、可変
容量油圧ポンプ1aと油圧アクチュエータ3との間に設
けられ、操作レバー7の操作量に応じたパイロット圧に
よって油圧アクチュエータ3への吐出油の供給を制御す
る制御弁5と、可変容量油圧ポンプ1aの吐出圧を計測
する吐出圧計測手段10とを備え、パイロット圧に基づ
いて求められる目標傾転角および吐出圧に基づいて求め
られる目標傾転角のうちいずれか小さい方の角度値を目
標値とするように目標値演算回路101Aを構成するも
のである。
The present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 showing an embodiment.
Target value calculating circuit 101A for calculating a target value indicating the control magnitude of the target value, and a target value limit for limiting the size of the target value so that the calculated target value falls within a range of predetermined upper limit value and lower limit value. A circuit 102A, a control value measuring means 9 for measuring a control value indicating an actual control magnitude of the controlled object 1, and a deviation calculation circuit 104A for calculating a deviation between a limited target value and the measured control value. , An integrating circuit 105A for integrating the calculated deviation, and a command value calculating circuit 10 for calculating a command value for changing the control value based on the integrated deviation.
6A is applied to a control device for a construction machine, and the target value is set so that the upper limit value of the target value is smaller than the upper limit value of the control value and the lower limit value of the target value is larger than the lower limit value of the control value. The above object is achieved by configuring the limiting circuit 102A. The invention according to claim 2 is a target value calculation circuit 101A for calculating a target value of the pump displacement angle of the variable displacement hydraulic pump 1a, and the calculated target value is within a range of predetermined upper and lower limit values. As described above, the target value limiting circuit 102A for limiting the magnitude of the target value, the limit value measuring means for measuring the pump displacement angle, and the deviation for calculating the deviation between the limited target value and the measured pump displacement angle Arithmetic circuit 10
4A and an integrating circuit 105A for integrating the calculated deviation
And a command value calculation circuit 106A that calculates a command value for changing the pump tilt angle based on the integrated deviation, and is applied to a control device for a construction machine. The target value limiting circuit 1 is designed so that it is smaller than the maximum tilt angle of the pump 1a, and the lower limit value of the target value is larger than the minimum tilt angle of the variable displacement hydraulic pump 1a.
By configuring 02A, the above object is achieved.
According to a third aspect of the present invention, in the construction machine control device according to the second aspect, the hydraulic actuator 3 driven by the discharge oil from the variable displacement hydraulic pump 1a, the variable displacement hydraulic pump 1a and the hydraulic actuator 3 are used. And a control valve 5 that is provided between the control valve 5 and the control valve 5 that controls the supply of the discharge oil to the hydraulic actuator 3 by the pilot pressure according to the operation amount of the operation lever 7, and the discharge pressure measurement that measures the discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump 1a The target value calculating circuit 101A is provided with the means 10 so that the smaller one of the target tilt angle obtained based on the pilot pressure and the target tilt angle obtained based on the discharge pressure is used as the target value. It is what constitutes.

【0013】[0013]

【作用】請求項1に記載の発明では、制御対象の制御の
大きさを示す目標値が目標値演算回路で演算される。演
算された目標値は目標値制限回路101Aに入力され、
所定の上限値および下限値の範囲内に収まるように目標
値の大きさが制限される。一方、制御値計測手段9で
は、制御対象の実際の制御の大きさを示す制御値が計測
される。目標値制限回路101Aで制限された目標値と
制御値計測手段9で計測された制御値はともに偏差演算
回路104Aに入力され、目標値と制御値との偏差が演
算される。この偏差は積分回路105Aで積分され、そ
の積分値に基づいて指令値演算回路106Aは偏差をな
るべく小さくすべく指令値を演算し、演算した指令値に
基づいて制御値を変化させる。上記演算の際、目標値演
算回路101Aによって演算された目標値の上限値を制
御値の上限値よりも小さくし、かつ目標値の下限値を制
御値の下限値よりも大きくすることにより、指令値演算
回路106Aによって演算される指令値をオーバーシュ
ートあるいはアンダーシュートできるようにする。請求
項2に記載の発明では、可変容量油圧ポンプのポンプ傾
転角度の目標値が目標値演算回路で演算される。演算さ
れた目標値は目標値演算回路に入力され、所定の上限値
および下限値の範囲内に収まるように目標値の大きさが
制限される。一方、制御値計測手段では、ポンプ傾転角
度が計測される。目標値制限回路で制限された目標値と
制御値計測手段で計測された制御値はともに偏差演算回
路に入力され、目標値と制御値との偏差が演算される。
この偏差は積分回路で積分され、その積分値に基づいて
指令値演算回路は制御値を変化させるための指令値を演
算する。上記演算の際、目標値演算回路101Aによっ
て演算されたポンプ傾転角度の目標値の上限値を最大傾
転角度よりも小さくし、かつ目標値の下限値を最小傾転
角度よりも大きくすることによって、指令値演算回路1
06Aによって演算される指令値をオーバーシュートあ
るいはアンダーシュートさせることができるようにす
る。請求項3に記載の発明では、油圧アクチュエータ3
に吐出油を供給するか否かを切り換える切り換え手段5
のパイロット圧と、可変容量油圧ポンプ1aの吐出圧と
のうち、いずれか小さい方の圧力に基づいて目標値を演
算することによって、目標値と実測値との偏差を少なく
する。
According to the first aspect of the invention, the target value indicating the magnitude of control of the controlled object is calculated by the target value calculation circuit. The calculated target value is input to the target value limiting circuit 101A,
The size of the target value is limited so that it falls within the range of the predetermined upper limit value and lower limit value. On the other hand, the control value measuring means 9 measures a control value indicating the magnitude of the actual control of the controlled object. Both the target value limited by the target value limiting circuit 101A and the control value measured by the control value measuring means 9 are input to the deviation calculating circuit 104A, and the deviation between the target value and the control value is calculated. This deviation is integrated by the integration circuit 105A, and the command value calculation circuit 106A calculates a command value based on the integrated value to minimize the deviation, and changes the control value based on the calculated command value. In the above calculation, by setting the upper limit value of the target value calculated by the target value calculation circuit 101A to be smaller than the upper limit value of the control value and making the lower limit value of the target value larger than the lower limit value of the control value, The command value calculated by the value calculation circuit 106A can be overshot or undershooted. In the second aspect of the invention, the target value of the pump displacement angle of the variable displacement hydraulic pump is calculated by the target value calculation circuit. The calculated target value is input to the target value calculation circuit, and the size of the target value is limited so that it falls within a range of predetermined upper limit value and lower limit value. On the other hand, the control value measuring means measures the pump tilt angle. The target value limited by the target value limiting circuit and the control value measured by the control value measuring means are both input to the deviation calculating circuit, and the deviation between the target value and the control value is calculated.
This deviation is integrated by the integration circuit, and the command value calculation circuit calculates the command value for changing the control value based on the integrated value. In the above calculation, the upper limit value of the target value of the pump tilt angle calculated by the target value calculation circuit 101A should be smaller than the maximum tilt angle, and the lower limit value of the target value should be larger than the minimum tilt angle. Command value calculation circuit 1
The command value calculated by 06A can be made to overshoot or undershoot. In the invention according to claim 3, the hydraulic actuator 3
Switching means 5 for switching whether or not the discharge oil is supplied to
The target value is calculated based on the smaller one of the pilot pressure of 1 and the discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump 1a to reduce the deviation between the target value and the actually measured value.

【0014】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
Incidentally, in the section of means and action for solving the above-mentioned problems for explaining the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments are used for the sake of easy understanding of the present invention. It is not limited to.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図1〜4に基づいて本発明の一実施例
を説明する。図1は本発明による建設機械の制御装置を
油圧ショベルのポンプ傾転角制御に適用した場合の一実
施例を示す図である。図1において、1は制御器2によ
って駆動制御される制御対象であり、油圧ポンプ1a
と、油圧ポンプ1aの傾転角度を制御するレギュレータ
1bとから成る。3は油圧ポンプ1aから吐出された油
によって負荷4を駆動する油圧モータである。5は、油
圧ポンプ1aから吐出された油を油圧モータ3に供給す
るか、タンク6に戻すかを切り換える切り換え弁であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment in which a control device for a construction machine according to the present invention is applied to pump tilt angle control of a hydraulic excavator. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a control target that is drive-controlled by a controller 2, and is a hydraulic pump 1a.
And a regulator 1b for controlling the tilt angle of the hydraulic pump 1a. Reference numeral 3 is a hydraulic motor that drives the load 4 by the oil discharged from the hydraulic pump 1a. Reference numeral 5 denotes a switching valve that switches between supplying the oil discharged from the hydraulic pump 1a to the hydraulic motor 3 and returning the oil to the tank 6.

【0016】7は切り換え弁5の切り換え方向を制御す
る操作レバーであり、操作レバー7の操作量によって切
り換え弁5のパイロットポート5aのパイロット圧が変
化し、これにより、切り換え弁5の切り換え方向が変化
する。具体的には、負荷4を駆動していない場合には図
示の「ロ」の位置に、負荷4を図示のA方向に駆動する
場合には図示の「イ」の位置に、負荷4を図示のB方向
に駆動する場合には図示の「ハ」の位置にそれぞれ切り
換えられる。8は切り換え弁5のパイロットポート5a
のパイロット圧を検出するパイロット圧検出器、9は油
圧ポンプ1aの傾転角度を検出する傾転角検出器、10
は油圧ポンプ1aの吐出圧を検出するポンプ吐出圧検出
器である。
Reference numeral 7 is an operating lever for controlling the switching direction of the switching valve 5, and the pilot pressure of the pilot port 5a of the switching valve 5 changes depending on the operation amount of the operating lever 7, whereby the switching direction of the switching valve 5 is changed. Change. Specifically, when the load 4 is not driven, the load 4 is shown at the position "b" shown in the figure, and when the load 4 is driven in the direction A shown, the load 4 is shown at the position "a" shown in the figure. In the case of driving in the B direction, the positions are switched to the positions shown in "C". 8 is a pilot port 5a of the switching valve 5
A pilot pressure detector for detecting the pilot pressure of the hydraulic pump 1; a tilt angle detector 9 for detecting the tilt angle of the hydraulic pump 1a;
Is a pump discharge pressure detector for detecting the discharge pressure of the hydraulic pump 1a.

【0017】図2は制御器2内部の構成を示すブロック
図であり、前述した図6と共通する構成部分には同一符
号を付している。図2において、101Aは油圧ポンプ
1aの傾転角度の目標値を演算する目標値演算回路であ
り、パイロット圧検出器8で検出されたパイロット圧信
号とポンプ吐出圧検出器10で検出された吐出圧信号と
が入力される。目標値演算回路101Aは、パイロット
圧信号に基づいて求められた傾転角度と吐出圧信号に基
づいて求められた傾転角度のうち小さい方の角度値に基
づいて目標傾転角度を検出する。
FIG. 2 is a block diagram showing the internal structure of the controller 2, and the same components as those in FIG. 6 described above are designated by the same reference numerals. In FIG. 2, 101A is a target value calculation circuit for calculating the target value of the tilt angle of the hydraulic pump 1a, and the pilot pressure signal detected by the pilot pressure detector 8 and the discharge detected by the pump discharge pressure detector 10 are indicated. The pressure signal and are input. The target value calculation circuit 101A detects the target tilt angle based on the smaller one of the tilt angle calculated based on the pilot pressure signal and the tilt angle calculated based on the discharge pressure signal.

【0018】102Aは傾転角度の目標値を電圧値に変
換するとともに、その電圧値が所定の上限値および下限
値の範囲内に収まるように電圧制限を行う目標値リミッ
タである。本実施例の目標値リミッタは図3に示すよう
に、油圧ポンプ1aの最大傾転角度に対応する電圧値V
maxよりも所定値Vallだけ小さい値を上限値、油圧ポン
プ1aの最小傾転角度に対応する電圧値Vminよりも所
定値Vallだけ大きい値を下限値とし、この範囲内に目
標値を制限する。なお、所定値Vallは、油圧ポンプ1
aの製造誤差や組立誤差等を考慮に入れて設定される。
Reference numeral 102A is a target value limiter for converting the target value of the tilt angle into a voltage value and for limiting the voltage so that the voltage value falls within a predetermined upper and lower limit range. As shown in FIG. 3, the target value limiter of this embodiment has a voltage value V corresponding to the maximum tilt angle of the hydraulic pump 1a.
A value smaller than max by a predetermined value Vall is set as an upper limit value, and a value larger than the voltage value Vmin corresponding to the minimum tilt angle of the hydraulic pump 1a by a predetermined value Vall is set as a lower limit value, and the target value is limited within this range. The predetermined value Vall is the hydraulic pump 1
It is set in consideration of the manufacturing error and the assembly error of a.

【0019】図2に戻って、104Aは目標値リミッタ
102Aの出力と傾転角検出器9で検出された傾転角度
の実測値との偏差を演算する差分器、105Aは差分器
104Aから出力された偏差を積分する定常偏差補償
器、106Aは定常偏差補償器105Aから出力された
積分値に基づいて油圧ポンプ1aの傾転角度を変化させ
るための指令値を出力する安定化補償器である。安定化
補償器106Aから出力された指令値はレギュレータ1
bに入力されて油圧ポンプ1aを駆動するための信号に
変換される。
Returning to FIG. 2, 104A is a difference device for calculating the deviation between the output of the target value limiter 102A and the actual value of the tilt angle detected by the tilt angle detector 9, and 105A is an output from the difference device 104A. The steady deviation compensator 106A that integrates the generated deviation is a stabilization compensator 106A that outputs a command value for changing the tilt angle of the hydraulic pump 1a based on the integrated value output from the steady deviation compensator 105A. . The command value output from the stabilization compensator 106A is the regulator 1
It is input to b and converted into a signal for driving the hydraulic pump 1a.

【0020】次に、上記のように構成された建設機械の
制御装置の動作を説明する。負荷4を駆動していない状
態では、切り換え弁5は図1の「ロ」位置に設定されて
おり、油圧ポンプ1aと油圧モータ3とを接続する管路
は遮断されている。この状態で、作業者が操作レバー7
を操作すると、切り換え弁5のパイロットポート5aに
パイロット圧がかかり、切り換え弁5は「イ」位置また
は「ハ」位置に切り換わる。これにより、油圧ポンプ1
aから吐出された油は切り換え弁5を介して油圧モータ
3に流れ、負荷4の駆動が開始される。
Next, the operation of the construction machine controller configured as described above will be described. When the load 4 is not driven, the switching valve 5 is set to the “b” position in FIG. 1, and the pipeline connecting the hydraulic pump 1a and the hydraulic motor 3 is cut off. In this state, the operator operates the operation lever 7
When is operated, a pilot pressure is applied to the pilot port 5a of the switching valve 5, and the switching valve 5 is switched to the “A” position or the “C” position. Thereby, the hydraulic pump 1
The oil discharged from a flows to the hydraulic motor 3 via the switching valve 5, and the drive of the load 4 is started.

【0021】このとき、制御器2には、パイロットポー
ト5aのパイロット圧を示す信号(パイロット圧信号)
と、油圧ポンプ1aの吐出圧を示す信号(吐出圧信号)
と、油圧ポンプ1aの傾転角度を示す信号(傾転角信
号)とが入力される。制御器2は、パイロット圧信号で
求められる傾転角度および吐出圧信号で求められる傾転
角度のうち小さい方の角度値を、油圧ポンプ1aの傾転
角度の目標値として出力する。この目標値は目標値リミ
ッタ102Aに入力されて上限値および下限値が制限さ
れた後、目標値と傾転角度の実測値との偏差が演算さ
れ、この偏差を積分した値に基づいて新たな傾転角度を
示す指令値が演算される。この指令値は、レギュレータ
1bを介して油圧ポンプ1aに送られ、傾転角度が変更
される。
At this time, the controller 2 sends a signal indicating the pilot pressure of the pilot port 5a (pilot pressure signal).
And a signal indicating the discharge pressure of the hydraulic pump 1a (discharge pressure signal)
And a signal indicating the tilt angle of the hydraulic pump 1a (tilt angle signal). The controller 2 outputs the smaller angle value of the tilt angle obtained by the pilot pressure signal and the tilt angle obtained by the discharge pressure signal as the target value of the tilt angle of the hydraulic pump 1a. This target value is input to the target value limiter 102A, the upper limit value and the lower limit value are limited, and then the deviation between the target value and the measured value of the tilt angle is calculated, and a new value is integrated based on the integrated value of this deviation. A command value indicating the tilt angle is calculated. This command value is sent to the hydraulic pump 1a via the regulator 1b, and the tilt angle is changed.

【0022】このような動作に際し、本実施例の目標値
リミッタ102Aは、目標値の上限を油圧ポンプ1aの
最大傾転角度よりも小さくし、かつ目標値の下限値を最
小傾転角度よりも大きく定めているため、目標値の上限
あるいは下限まで実際に傾転角度を変化させることがで
き、目標値と傾転角度との偏差は起きなくなる。したが
って、従来のように指令値リミッタを設ける必要もな
く、指令値をオーバーシュートあるいはアンダーシュー
トさせることができるようになる。
In such an operation, the target value limiter 102A of this embodiment makes the upper limit of the target value smaller than the maximum tilt angle of the hydraulic pump 1a, and the lower limit value of the target value below the minimum tilt angle. Since the value is set large, the tilt angle can be actually changed to the upper limit or the lower limit of the target value, and the deviation between the target value and the tilt angle does not occur. Therefore, it is possible to overshoot or undershoot the command value without providing a command value limiter as in the conventional case.

【0023】図4は、指令値、目標値、本実施例におけ
る制御を行った場合の傾転角度の実測値(以下、制御時
の実測値と呼ぶ)および本実施例における制御を行わな
い場合の傾転角度の実測値(以下、無制御時の実測値と
呼ぶ)がそれぞれ時間とともにどのように変化するかを
示す図である。図4は、目標値をステップ的に変化させ
た状態を示しており、指令値を一点鎖線で、目標値を実
線で、制御時の実測値を二点鎖線で、無制御時の実測値
を破線で示している。
FIG. 4 shows a command value, a target value, a measured value of the tilt angle when control is performed in this embodiment (hereinafter referred to as a measured value during control), and a case where control is not performed in this embodiment. FIG. 6 is a diagram showing how measured values of tilt angles (hereinafter, referred to as measured values during no control) change with time. FIG. 4 shows a state in which the target value is changed stepwise. The command value is indicated by a one-dot chain line, the target value is indicated by a solid line, the actual measurement value during control is indicated by a two-dot chain line, and the actual measurement value during no control is indicated. It is indicated by a broken line.

【0024】本実施例は指令値の制限を行わないため、
図4の時間t1のように、目標値と実測値との偏差が大
きい場合には指令値をオーバーシュートさせることがで
き、実測値をより速やかに目標値に近づけることができ
る。したがって、従来に比べ応答性がよくなる。また、
図6に示す指令値リミッタ107を設けなくて済むた
め、制御器2内部の構成が簡易化する。
Since the present embodiment does not limit the command value,
When the deviation between the target value and the measured value is large, as at time t1 in FIG. 4, the command value can be overshot, and the measured value can be brought closer to the target value more quickly. Therefore, the responsiveness is improved as compared with the conventional case. Also,
Since it is not necessary to provide the command value limiter 107 shown in FIG. 6, the internal structure of the controller 2 is simplified.

【0025】上記実施例では、可変容量油圧ポンプの傾
転角度制御装置に本願発明を適用した場合について説明
したが、本発明の制御対象はこれに限定されず、例えば
可変容量油圧ポンプの傾転角速度の制御、各種ポンプの
吐出流量や吐出圧力の制御、エンジンの回転数制御、モ
ータやシリンダの位置・速度制御、および作業腕の位置
・速度制御等に広く適用できる。上記実施例の安定化補
償器としては、例えば古典制御理論に基づくPID補償
器を用いても、あるいは現代制御理論に基づく状態フィ
ードバック補償器を用いてもよい。なお、図に示す制御
器内部の各構成要素は、ハードウェアで構成してもソフ
トウェアで構成してもよい。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the tilt angle control device for a variable displacement hydraulic pump has been described. However, the controlled object of the present invention is not limited to this, and for example, the tilt displacement of a variable displacement hydraulic pump is used. It is widely applicable to angular velocity control, discharge flow rate and discharge pressure control of various pumps, engine speed control, motor / cylinder position / speed control, and work arm position / speed control. As the stabilization compensator of the above embodiment, for example, a PID compensator based on the classical control theory or a state feedback compensator based on the modern control theory may be used. Each component inside the controller shown in the figure may be configured by hardware or software.

【0026】このように構成した実施例にあっては、目
標値リミッタ102Aが目標値制限回路に、傾転角検出
器9が制御値計測手段に、差分器104Aが偏差演算回
路に、定常偏差補償器105Aが積分回路に、安定化補
償器106Aが指令値演算回路に、油圧モータ3が油圧
アクチュエータに、切り換え弁5が切り換え手段に、ポ
ンプ吐出圧検出器10が吐出圧計測手段に、それぞれ対
応する。
In the embodiment constructed as described above, the target value limiter 102A serves as the target value limiting circuit, the tilt angle detector 9 serves as the control value measuring means, the differentiator 104A serves as the deviation calculating circuit, and the steady-state deviation is provided. The compensator 105A serves as an integration circuit, the stabilization compensator 106A serves as a command value calculation circuit, the hydraulic motor 3 serves as a hydraulic actuator, the switching valve 5 serves as a switching means, and the pump discharge pressure detector 10 serves as a discharge pressure measuring means. Correspond.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、目標値の上限値を制御値の上限値よりも小さく
し、かつ目標値の下限値を制御値の下限値よりも大きく
するため、目標値を最大あるいは最小にしても、実測値
と目標値の偏差は起きない。したがって、従来の装置に
設けられていたような指令値リミッタが不要となるた
め、制御値を変化させるための指令値をオーバーシュー
トあるいはアンダーシュートさせることができ、制御対
象を制御する際の応答性および安定性がよくなる。請求
項2に記載の発明によれば、可変容量油圧ポンプの傾転
角度の目標値の上限値を最大傾転角度よりも小さくし、
目標値の下限値を最小傾転角度よりも大きくするため、
傾転角度を変化させるための指令値をオーバーシュート
あるいはアンダーシュートさせることができ、傾転角度
を変更する際の応答性および安定性がよくなる。請求項
3に記載の発明によれば、切り換え手段を切り換えるた
めのパイロット圧および油圧ポンプの吐出圧のうちいず
れか小さい方の圧力に基づいて目標値を演算するため、
傾転角度の実測値と目標値との偏差を小さくできる。
As described in detail above, according to the present invention, the upper limit value of the target value is made smaller than the upper limit value of the control value, and the lower limit value of the target value is made larger than the lower limit value of the control value. Therefore, even if the target value is maximized or minimized, the deviation between the measured value and the target value does not occur. Therefore, the command value limiter provided in the conventional device is not required, so that the command value for changing the control value can be overshooted or undershot, and the responsiveness at the time of controlling the controlled object can be improved. And the stability is improved. According to the invention described in claim 2, the upper limit value of the target value of the tilt angle of the variable displacement hydraulic pump is made smaller than the maximum tilt angle,
To make the lower limit of the target value larger than the minimum tilt angle,
The command value for changing the tilt angle can be overshot or undershooted, and the responsiveness and stability when changing the tilt angle are improved. According to the invention of claim 3, the target value is calculated based on the smaller one of the pilot pressure for switching the switching means and the discharge pressure of the hydraulic pump.
The deviation between the measured value and the target value of the tilt angle can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】油圧ショベルのポンプ傾転角を制御する制御装
置の油圧回路図。
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a control device that controls a pump tilt angle of a hydraulic excavator.

【図2】図1に示す制御器内部の構成を示すブロック
図。
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the controller shown in FIG.

【図3】本実施例の目標値リミッタの特性を示す図。FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a target value limiter of the present embodiment.

【図4】本実施例における指令値、目標値、制御時の実
測値および無制御時の実測値の時間的変化を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a temporal change of a command value, a target value, an actual measurement value during control and an actual measurement value during no control in the present embodiment.

【図5】ホイール式油圧ショベルの外観を示す図。FIG. 5 is a view showing the outer appearance of a wheel hydraulic excavator.

【図6】従来の建設機械の制御装置のブロック図。FIG. 6 is a block diagram of a control device for a conventional construction machine.

【図7】従来の目標値リミッタの特性を示す図。FIG. 7 is a diagram showing characteristics of a conventional target value limiter.

【図8】従来の安定化補償器の特性を示す図。FIG. 8 is a diagram showing characteristics of a conventional stabilization compensator.

【図9】指令値リミッタを設けない場合の応答遅れを示
す図。
FIG. 9 is a diagram showing a response delay when a command value limiter is not provided.

【図10】指令値リミッタを設けた場合の応答遅れを示
す図。
FIG. 10 is a diagram showing a response delay when a command value limiter is provided.

【図11】従来の指令値、目標値、制御時の実測値およ
び無制御時の実測値の時間的変化を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a temporal change of a conventional command value, a target value, a measured value during control, and a measured value during no control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御対象 2 制御器 3 油圧モータ 4 負荷 5 切り換え弁 6 タンク 7 操作レバー 8 パイロット圧検出器 9 傾転角検出器 10 吐出圧検出器 101,101A 目標値演算回路 102,102A 目標値リミッタ 104,104A 差分器 105,105A 定常化補償器 106,106A 安定化補償器 1 Control target 2 Controller 3 Hydraulic motor 4 Load 5 Switching valve 6 Tank 7 Operating lever 8 Pilot pressure detector 9 Tilt angle detector 10 Discharge pressure detector 101, 101A Target value calculation circuit 102, 102A Target value limiter 104, 104A Difference device 105,105A Steady-state compensator 106,106A Stabilization compensator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象の制御の大きさを示す目標値を
演算する目標値演算回路と、 前記演算された目標値が所定の上限値および下限値の範
囲内に収まるように前記目標値の大きさを制限する目標
値制限回路と、 前記制御対象の実際の制御の大きさを示す制御値を計測
する制御値計測手段と、 前記制限された目標値と前記計測された制御値との偏差
を演算する偏差演算回路と、 前記演算された偏差を積分する積分回路と、 前記積分された偏差に基づいて前記制御値を変化させる
ための指令値を演算する指令値演算回路とを備え、 前記目標値制限回路は、前記目標値の上限値を前記制御
値の上限値よりも小さくし、かつ前記目標値の下限値を
前記制御値の下限値よりも大きくすることを特徴とする
建設機械の制御装置。
1. A target value calculation circuit for calculating a target value indicating the magnitude of control of a controlled object, and a target value calculation circuit for calculating the target value so that the calculated target value falls within a range of predetermined upper and lower limits. A target value limiting circuit for limiting the magnitude, a control value measuring means for measuring a control value indicating the magnitude of the actual control of the controlled object, and a deviation between the limited target value and the measured control value A deviation calculation circuit that calculates a deviation, an integration circuit that integrates the calculated deviation, and a command value calculation circuit that calculates a command value for changing the control value based on the integrated deviation, The target value limiting circuit is configured such that the upper limit value of the target value is smaller than the upper limit value of the control value, and the lower limit value of the target value is larger than the lower limit value of the control value. Control device.
【請求項2】 可変容量油圧ポンプのポンプ傾転角度の
目標値を演算する目標値演算回路と、 前記演算された目標値が所定の上限値および下限値の範
囲内に収まるように前記目標値の大きさを制限する目標
値制限回路と、 前記ポンプ傾転角度を計測する制限値計測手段と、 前記制限された目標値と前記計測されたポンプ傾転角度
との偏差を演算する偏差演算回路と、 前記演算された偏差を積分する積分回路と、 前記積分された偏差に基づいて前記ポンプ傾転角度を変
化させるための指令値を演算する指令値演算回路とを備
え、 前記目標値制限回路は、前記目標値の上限値を前記可変
容量油圧ポンプの最大傾転角度よりも小さくし、かつ前
記目標値の下限値を前記可変容量油圧ポンプの最小傾転
角度よりも大きくすることを特徴とする建設機械の制御
装置。
2. A target value calculation circuit for calculating a target value of a pump displacement angle of a variable displacement hydraulic pump, and the target value so that the calculated target value falls within a range of predetermined upper and lower limits. A target value limiting circuit that limits the magnitude of the pump displacement, a limit value measuring unit that measures the pump displacement angle, and a deviation calculation circuit that calculates the deviation between the limited target value and the measured pump displacement angle. A target value limiting circuit for calculating a command value for changing the pump tilt angle based on the integrated deviation, and an integration circuit for integrating the calculated deviation. Is characterized in that the upper limit of the target value is smaller than the maximum tilt angle of the variable displacement hydraulic pump, and the lower limit of the target value is larger than the minimum tilt angle of the variable displacement hydraulic pump. Construction machine Mechanical control device.
【請求項3】 請求項2に記載された建設機械の制御装
置において、 前記可変容量油圧ポンプからの吐出油により駆動される
油圧アクチュエータと、 前記可変容量油圧ポンプと前記油圧アクチュエータとの
間に設けられ、操作レバーの操作量に応じたパイロット
圧によって前記油圧アクチュエータへの前記吐出油の供
給を制御する制御弁と、 前記可変容量油圧ポンプの吐出圧を計測する吐出圧計測
手段とを備え、 前記目標値演算回路は、前記パイロット圧に基づいて求
められる目標傾転角および前記吐出圧に基づいて求めら
れる目標傾転角のうちいずれか小さい方の角度値を前記
目標値とすることを特徴とする建設機械の制御装置。
3. The control device for a construction machine according to claim 2, wherein the hydraulic actuator driven by the oil discharged from the variable displacement hydraulic pump and the variable actuator provided between the variable displacement hydraulic pump and the hydraulic actuator. A control valve for controlling the supply of the discharge oil to the hydraulic actuator by a pilot pressure according to the operation amount of the operation lever, and a discharge pressure measuring means for measuring the discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump, The target value calculation circuit sets the smaller one of the target tilt angle obtained based on the pilot pressure and the target tilt angle obtained based on the discharge pressure as the target value. Control equipment for construction machinery.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001036755A1 (en) * 1999-11-18 2001-05-25 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. Control apparatus and control method for construction machine
CN110710373A (en) * 2019-09-30 2020-01-21 黑龙江八一农垦大学 Hydraulic rotary driving device for agricultural machine

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