JPS59170334A - Locus controller of working machine - Google Patents

Locus controller of working machine

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JPS59170334A
JPS59170334A JP4151983A JP4151983A JPS59170334A JP S59170334 A JPS59170334 A JP S59170334A JP 4151983 A JP4151983 A JP 4151983A JP 4151983 A JP4151983 A JP 4151983A JP S59170334 A JPS59170334 A JP S59170334A
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boom
signal
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Yasuo Tanaka
康雄 田中
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant

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Abstract

PURPOSE:To perform highly accurate control with a small proportional constant by using a system in which the deviation of height with a working target locus is deducted from an arm speed command signal to control the arm, or the flow rate of boom is controlled by arm speed, arm angle, and boom speed. CONSTITUTION:In a manipulator for controlling the locus of an oil-pressure shovel, etc., consisting of the first arm 2 for boom of large inertial load, the second arm 3 for arm pivotally supported on the first arm 2, and a working part 4 for bucket connected to the tip of the second arm 3, the deviation DELTAh of height with a target working locus is deducted from signal of operation speed command signal generator 6 for the second arm 3, the output signal is put in a means 7 to calculate operation speed command signal of the first arm 2, and operation speed command signal for the first arm 2 is obtained. Operations with high accuracy can be obtained without increasing the proportional constant of feedback loop.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、油圧シ冒ペル、クレーン、マニプレータ等の
作業部を所定の軌跡で作動させる作業機の軌跡制御装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a trajectory control device for a working machine that operates a working part of a hydraulic pump, crane, manipulator, etc. along a predetermined trajectory.

一般に、これら作業機の作業部は、可成り複雑な動きを
要求されるところから、互いに連結された複数の腕の先
端に取付けられている。したがって、作業部の軌跡はこ
れら腕相互間の関連した動きにより制御される。以下、
これを油圧ショベルについて説明する。
Generally, the working parts of these working machines are attached to the tips of a plurality of arms that are connected to each other, since they require fairly complex movements. The trajectory of the working part is therefore controlled by the relative movement between these arms. below,
This will be explained regarding a hydraulic excavator.

第1図は油圧シ璽ベルのフロント機構の概略構成図、第
2図は第1図に示すフロント機構の動き゛を説明する線
図である。図で、1は油圧シlベル本体、2は油圧シ冒
ペル本体1に設けられた支点Aを中心として回動するブ
ーム、3はプーム2に設けられた支点Bを中心として回
動するアーム。
FIG. 1 is a schematic diagram of the front mechanism of a hydraulic shovel, and FIG. 2 is a diagram illustrating the movement of the front mechanism shown in FIG. 1. In the figure, 1 is the hydraulic cylinder body, 2 is a boom that rotates around a fulcrum A provided on the hydraulic cylinder body 1, and 3 is an arm that rotates around a fulcrum B provided on the poom 2. .

4はアーム3め先端に連結された作業部である。4 is a working part connected to the third end of the arm.

作業部4にはパケットが用いられ、土砂を掘削したり、
フックにして重量物を吊り上げるような作業がなされる
。プーム2およびアーム3は第2図に示すY軸、Y軸で
構成される平面上を回動し、プーム2は支点Aを中心に
角度θ、で示される方向に、又、アーム3は支点Bを中
心に角度θ2で示される方向に回動する。プーム2およ
びアーム3の回動はそれぞれプームシリンダおよびアー
ムシリンダ(図示しない)の駆動によりなされ、これら
各シリンダの駆動は、油圧ポンプ、方向制御弁等から成
る流量制御機構により制御される。K1は油圧シ目ベル
本体1とプーム2とのなす角度を検出してその角度に応
じた信号を出力する角度検出器、K2はプーム2とアー
ム3との相対的角度を検出してその角度に応じた信号を
出力する角度検出器である。なお、第2図において、C
は作業部4上の所定部位、例えばパケット爪先端、11
は支点A、B間の距離、j2は支点Bと部位C間の距離
、人はY軸(水平面)からの部位Cの高さを示す。
A packet is used in the working part 4 to excavate earth and sand,
It is used for work such as lifting heavy objects using hooks. The poom 2 and the arm 3 rotate on a plane composed of the Y axis and the Y axis shown in FIG. It rotates around B in the direction indicated by angle θ2. The rotation of the poom 2 and the arm 3 is achieved by driving a poom cylinder and an arm cylinder (not shown), respectively, and the driving of each of these cylinders is controlled by a flow rate control mechanism consisting of a hydraulic pump, a directional control valve, and the like. K1 is an angle detector that detects the angle between the hydraulic bell body 1 and the poom 2 and outputs a signal according to the angle, and K2 detects the relative angle between the poom 2 and the arm 3 and detects the angle. This is an angle detector that outputs a signal according to the angle. In addition, in Fig. 2, C
is a predetermined part on the working part 4, for example, the tip of the packet claw, 11
is the distance between fulcrums A and B, j2 is the distance between fulcrum B and site C, and for humans is the height of site C from the Y axis (horizontal plane).

第3図はプーム2およびアーム3の駆動機構の系統図で
ある。図で、5はプーム操作レノ(−一の操作に応じて
プーム2の速度指令信号を発生するプーム信号発生装置
、7はブーム信号発生装置5から出力される速度指令信
号a□に応じてブームシリンダへの圧油の流量を制御す
る流量制御機構である。同様に、6はアーム操作レバー
LAの操作に応じてアーム3の速度指令信号ω2を発生
するアーム信号発生装置、8は速度指令信号ω2に応じ
てアームシリンダへの圧油の流量を制御する流量制御機
構である。
FIG. 3 is a system diagram of the drive mechanism for the poom 2 and the arm 3. In the figure, 5 is a poom signal generator that generates a speed command signal for the poom 2 in response to the operation of the poom operation lever (-1), and 7 is a boom signal generator that generates a speed command signal a□ output from the boom signal generator 5. A flow rate control mechanism that controls the flow rate of pressure oil to the cylinder.Similarly, 6 is an arm signal generator that generates a speed command signal ω2 for the arm 3 in response to the operation of the arm control lever LA, and 8 is a speed command signal. This is a flow rate control mechanism that controls the flow rate of pressure oil to the arm cylinder according to ω2.

今、オペレータが操作レバーLB、LAを操作し、ブー
ム信号発生装置5、アーム信号発生装置6からこれに応
じた速度指令信号ω1、ω2が出力され、流量制御機構
7.8によりプーム2およびアーム3がそれぞれ速度ω
1、ω2で回動されて角度θ1、θ2になったとする。
Now, the operator operates the control levers LB and LA, and the corresponding speed command signals ω1 and ω2 are output from the boom signal generator 5 and the arm signal generator 6, and the flow control mechanism 7.8 causes the boom 2 and the arm 3 is the speed ω
Suppose that it is rotated by 1 and ω2 and becomes angles θ1 and θ2.

この場合、速度ω□、ω2.角度θ□、θ、はそれぞれ
次のような式で表わされる。(第2図矢印方向を正とす
る。) ωx=ft(ω1) θ1=去ω□ ω、=f、(ω2) θ −1ω 2−”;   t ただし、Sは微分演算子であり。
In this case, the speeds ω□, ω2. The angles θ□ and θ are respectively expressed by the following equations. (The direction of the arrow in FIG. 2 is positive.) ωx=ft(ω1) θ1=ω□ ω,=f, (ω2) θ −1ω 2−”; t However, S is a differential operator.

去ω、=Sω□dt=01である。ω,=Sω□dt=01.

このようなプーム2およびアーム3の作動は、流量制御
機構7.8の制御の結果として第3図において各流量制
御機構7.8の後段部に表現されている。なお、9.1
0はそれぞれ積分要素である。
Such operation of the pool 2 and the arm 3 is represented in the rear part of each flow control mechanism 7.8 in FIG. 3 as a result of the control of the flow control mechanism 7.8. In addition, 9.1
Each 0 is an integral element.

ここで、第3図に示す駆動機構により、作業部40部位
Cを水平面(第2図のY軸)に平行に(水平軌跡で)駆
動する場合について考察する。作業部40部位COX軸
からの高さhは次式で表わされる。
Here, a case will be considered in which the drive mechanism shown in FIG. 3 drives part C of the working part 40 parallel to the horizontal plane (Y-axis in FIG. 2) (on a horizontal trajectory). The height h of the working part 40 from the COX axis is expressed by the following formula.

A : l、capθ1−4.p&ル(θ□十〇、)・
・・・・・(1)=1.(θ1、θ、)       
  ・・・・・・(2)部位Cは平行に駆動されるので
、高さルは定数へ〇となり、上記(2)式は次式のよう
に表わされる。
A: l, capθ1-4. p&le(θ□10,)・
...(1)=1. (θ1, θ,)
(2) Since the portion C is driven in parallel, the height l becomes a constant 0, and the above equation (2) is expressed as the following equation.

g□(θ1、θり=一定    ・・・・・・(3)即
ち、プーム2およびアーム3は上記(3)式の関係を常
時保持しつつ操作されなければならない。
g□(θ1, θri=constant) (3) That is, the poom 2 and the arm 3 must be operated while always maintaining the relationship in equation (3) above.

ところが、プーム2およびアーム3の駆動には、油圧系
における遅れが存在すること、および作業部4にかかる
負荷は一定していないこと等の理由により、操作レバー
LB%LAを手動操作して部位Cを平行に駆動するのは
不可能に近い。そこで。
However, due to the fact that there is a delay in the hydraulic system in driving the poom 2 and the arm 3, and the load on the working part 4 is not constant, manual operation of the operating lever LB%LA is required. It is almost impossible to drive C in parallel. Therefore.

部位Cを平行駆動等の任意軌跡で駆動するための自動制
御が提案されている。
Automatic control for driving part C along an arbitrary trajectory such as parallel driving has been proposed.

第4図は従来の油圧シロベルの軌跡制御装置のブロック
図である。図で、第3図に示す部分と同一部分には同一
符号が付しである。11は角度検出器に□、K2の角度
信号θ1、θ、およびアーム2の速度ω、を入力して後
述の演算を行なう演算部、12は角度信号θ1、θ2を
入力して(1)式の演算を行なう演算部、13は角度信
号θ1、θ。
FIG. 4 is a block diagram of a conventional trajectory control device for a hydraulic excavator. In the figure, the same parts as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals. 11 is a calculation unit that inputs the angle signals θ1, θ of K2, and the speed ω of arm 2 to the angle detector and performs the calculations described below; 12 inputs the angle signals θ1, θ2, and calculates the equation (1). A calculation unit 13 calculates angle signals θ1 and θ.

を入力して所定軌跡にしたがった高さhの信号を出力す
る演算部%14は演算部12の出力と演算部13の出力
との偏差を得る減算器、15は演算部11の出力に所定
の比例常数に0を乗する係数器、16は減算器14の出
力に所定の比例常数に、を乗する係数器、17は係数器
15と係数器16の偏差を得る減算器である。
A calculation unit %14 which inputs and outputs a signal of height h according to a predetermined locus is a subtracter which obtains the deviation between the output of the calculation unit 12 and the output of the calculation unit 13; 16 is a coefficient unit that multiplies the output of the subtracter 14 by a predetermined proportionality constant. 17 is a subtracter that obtains the deviation between the coefficient units 15 and 16.

以下1作業部40部位Cを平行に駆動する場合の動作に
ついて説明する。図から明らかなように。
The operation when driving the parts C of one working part 40 in parallel will be described below. As is clear from the figure.

油圧シ■ベルのオペレータはアーム操作レバーLAの操
作のみを行ない、ブーム2はアーム3の動作に連動して
自動的に駆動されるよ5になっている。
The operator of the hydraulic shovel operates only the arm operating lever LA, and the boom 2 is automatically driven in conjunction with the operation of the arm 3 (5).

このように、オペレータの操作レバーとしてアーム操作
レバーLA°が選択されている理由は、ブーム操作レバ
ーLBの操作がブーム2を上下動させるのに対して、ア
ーム操作レバーLAの操作はアーム3を水平方向に動作
させるものであり、オペレータにとって、作業部4の直
接駆動に極めて近い感覚で操作を行なうことができるよ
うにするためである。
The reason why the arm control lever LA° is selected as the operator's control lever is that while the operation of the boom control lever LB moves the boom 2 up and down, the operation of the arm control lever LA moves the arm 3. This is to allow the operator to operate the work unit 4 in a manner that is very similar to that of directly driving the work unit 4.

アーム操作レバーLAを操作すると、アーム信号発生装
置6からアーム速度指令信号;2が出力され、この信号
に応じて流量制御機構8はアーム3を駆動する。アーム
3の駆動中の速度ω、および角度計に、で検出された角
度信号θ、は演算部11に入力される。ここで、演算部
11の演算について述べる。前記の(1)式を、ル=五
〇(一定)の条件で、両辺を微分して整理すると、とな
る。ここで、 とすると、(4)式は、 に対して、(5)式に示すように、扉(θ8.θ、)を
乗じた値(L01/dt  でブーム2を回動すれば、
作業部4の部位Cは高さhが、h=h 0.即ち一定の
ままで駆動されることになる。演算部11は上記の演算
を行ない、このようなブーム速度5θ”/catでブー
ム3を駆動するための速度指令信号ω□を出力する。結
局、速度指令信号ω1は次式で表わされる。
When the arm operating lever LA is operated, the arm signal generator 6 outputs an arm speed command signal; 2, and the flow rate control mechanism 8 drives the arm 3 in response to this signal. The speed ω of the arm 3 during driving and the angle signal θ detected by the angle meter are input to the calculation unit 11. Here, the calculation by the calculation unit 11 will be described. If the above equation (1) is rearranged by differentiating both sides under the condition that Le = 50 (constant), then the following is obtained. Here, if (4) is set to
The height h of the part C of the working part 4 is h=h0. In other words, it will be driven while remaining constant. The calculation unit 11 performs the above calculation and outputs the speed command signal ω□ for driving the boom 3 at the boom speed 5θ''/cat.In the end, the speed command signal ω1 is expressed by the following equation.

ω1 =鶏(θ1.θ2) ・ω2 演算部11の入力θ1、θ、は角度検出器に1、K、に
より得られ、又、アーム3の速度ω、は、演算増幅器、
抵抗、コンデンサで構成される微分回路(アナログ回路
)により得られる。そして、演算部11自体はマイクロ
コンピュータを用いて容易に構成することができる。即
ち、ブーム角θ4、アーム角θ8、アーム速度ω2をマ
ルチプレクサ、A/D変換器を介して順次とり入れ、一
方、ROM(リード・オンリ・メモリ)には、とり得る
角度θ1、θ2に対して−(θ1、θ2)を計算してそ
の計算結果を予め記憶させておき、とり入れられた角度
θ1、θ2に応じてROMから計算結果を読み出し、こ
れに速度ω、を乗じてやれば、ブーム速度指令信号ぶ7
が得られる。なお、速度ω2は、前述のような微分回路
を別設しなくても、マイクロコンピュータに入力された
角度θ2の一定時間毎の差の分をとることによっても得
ることができる。
ω1 = Chicken (θ1.θ2) ・ω2 The inputs θ1 and θ of the calculation unit 11 are obtained from the angle detector 1, K, and the speed ω of the arm 3 is obtained from the operational amplifier,
Obtained by a differential circuit (analog circuit) consisting of a resistor and a capacitor. The calculation unit 11 itself can be easily configured using a microcomputer. That is, the boom angle θ4, arm angle θ8, and arm speed ω2 are sequentially taken in via a multiplexer and A/D converter, while the ROM (read-only memory) stores - for the possible angles θ1 and θ2. (θ1, θ2), store the calculation results in advance, read the calculation results from the ROM according to the input angles θ1, θ2, and multiply them by the speed ω, then the boom speed command Signal 7
is obtained. Note that the speed ω2 can also be obtained by calculating the difference of the angle θ2 input to the microcomputer at fixed time intervals without separately providing a differentiating circuit as described above.

上記速度指令信号ω1の演算経路においては。In the calculation path of the speed command signal ω1.

作業部4の部位Cの高さhは同等関与せず、高さ^を所
定の高さhoに維持するためのフィードバックも行なわ
れず、信号a?′は・専らアーム3の速度トブーム2、
アーム30角度によってのみ得られるものである。した
がって、この演算経路をオープンループと称する。
The height h of the part C of the working part 4 is not equally involved, and no feedback is provided to maintain the height ^ at a predetermined height ho, and the signal a? ' is exclusively the speed of arm 3 and boom 2,
This can only be achieved with the arm 30 angle. Therefore, this calculation path is called an open loop.

演算部12においては、部位Cの実際の高さルを・演算
する。この演算は、角度検出器に1eK*で検出される
駆動中のブーム角θ1およびアーム角θ2を入力し、式
(1)、(2)に基づいて行なわれる。又、演算部13
においては、部位Cを水平に押出す動作を開始した時点
におけるブーム角θ1、アーム角θ、の値θ、いθ2゜
(初期値)を入力し、その時点における高さhoが式(
1)、(2)K基づいて演算される。
The calculation unit 12 calculates the actual height of the portion C. This calculation is performed based on equations (1) and (2) by inputting the driving boom angle θ1 and arm angle θ2 detected at 1eK* into the angle detector. In addition, the calculation unit 13
In this case, input the values θ and θ2° (initial values) of the boom angle θ1 and arm angle θ at the time when the action of pushing out part C horizontally is started, and the height ho at that point is calculated using the formula (
1), (2) Calculated based on K.

ル。=9.(θ□。、θ、。)=一定 即ち、この例の場合、部位Cの移動は水平移動であるの
で、演算部13から出力される信号(高さの目標値)は
一定である。
Le. =9. (θ□., θ, .)=constant, that is, in this example, since the movement of part C is horizontal movement, the signal (target height value) output from the calculation unit 13 is constant.

演算部12の出力信号人と演算部13の出力信号h0は
減算器14に入力され、減算器14からは実際の高さの
目標値からの偏差Δhが出力される。即ち、Δ人=ルー
八〇 もし、ΔA ) oのときには、アーム3の回動量に比
べてプーム20回動量が少ないということになるので、
プーム2の流量制御機構7への速度指令値をさらに負に
補正してやり、その補正の大きさは 1Δh1 として
やれば良い。  ΔA(0の場合は、符号が反対で絶対
値が等しい補正となる。いずれの場合でも、信号 −Δ
ル に比例する制御量でプーム2の流量制御機構8を制
御すれば、部位Cの高さんは一定値り。に制御されるこ
とになる。演算部12.13は、演算部11と同様にマ
イクロコンピュータで構成することができ、そのROM
に予め(1)式の計算結果を記憶させておき、角度θ1
、θ2、θ1o、θ2゜を入力してこれらの角度に応じ
て記憶された計算結果をとり出せば、信号り、hoを得
ることができる。なお、演算部13は、演算部12によ
り常時演算されている高さhにおいて、自動運転開始の
指令があったときの高さhを初期値り。とじてとり出す
ことにより省略することもできる。
The output signal of the calculation unit 12 and the output signal h0 of the calculation unit 13 are input to a subtracter 14, which outputs the deviation Δh of the actual height from the target value. In other words, Δ person = Lou 80 If ΔA ) o, the amount of rotation of the poom 20 is smaller than the amount of rotation of the arm 3, so
The speed command value to the flow rate control mechanism 7 of the pool 2 may be further negatively corrected, and the magnitude of the correction may be set to 1Δh1. ΔA (If 0, the correction is opposite in sign and equal in absolute value. In either case, the signal −Δ
If the flow rate control mechanism 8 of the pool 2 is controlled with a control amount proportional to , the height of part C will be a constant value. will be controlled by. The calculation units 12.13 can be configured with a microcomputer similarly to the calculation unit 11, and the ROM
The calculation result of equation (1) is stored in advance, and the angle θ1
, θ2, θ1o, and θ2° and take out the calculation results stored according to these angles, the signal ri and ho can be obtained. Note that, among the heights h that are constantly calculated by the calculation unit 12, the calculation unit 13 initializes the height h when the command to start automatic operation is received. It can also be omitted by closing it and taking it out.

演算部12.13、減算器14により偏差Δkを得る演
算経路は、実際の高さhをとり出してこれを、目標とす
る高さA。にしようとするものであるから、いわゆるフ
ィードバックループを構成する。
The calculation path for obtaining the deviation Δk by the calculation units 12 and 13 and the subtractor 14 is to extract the actual height h and convert it to the target height A. Therefore, it constitutes a so-called feedback loop.

演算部11で得られたプーム2の速度指令信号ω、は係
数器15により適宜の係数に0を乗ぜられ、一方、減算
器14で得られた高さの偏差Δhは係数器16により適
宜の係数Kfを乗ぜられる。そして、係数器15の出力
 K。・ω1 と係数器16の出力Kf・Δk とは減
算器17により減算されて、プーム2の流量制御機構7
に対する速度指令信号a1を得る。これを式で表わすと
次のようになる。
The speed command signal ω of the pool 2 obtained by the calculation unit 11 is multiplied by 0 by an appropriate coefficient by the coefficient unit 15, while the height deviation Δh obtained by the subtractor 14 is multiplied by an appropriate coefficient by the coefficient unit 16. It is multiplied by a coefficient Kf. Then, the output K of the coefficient unit 15.・ω1 and the output Kf・Δk of the coefficient unit 16 are subtracted by the subtractor 17, and the flow rate control mechanism 7 of the pool 2 is subtracted by the subtracter 17.
A speed command signal a1 is obtained. This can be expressed as a formula as follows.

ω =K −1−Kf・Δル 0 以上のような従来装置において、本来、フィードバック
ルーズによる制御は、部位Cの高さんに誤差が生じたと
きにはじめてその誤差を補正する制御を行なうものであ
り、精度の良い補正を行なうためには当然、係数器16
の比例定数Kfを大きく選定する方が良い。しかしなが
ら、比例定数K。
ω = K −1 − Kf・Δl 0 In the conventional device as described above, control using feedback loose is originally a control that corrects the error only when an error occurs in the height of part C. Yes, in order to perform accurate correction, it is natural to use the coefficient multiplier 16.
It is better to select a large proportionality constant Kf. However, the proportionality constant K.

を大きくとると、プーム2の慣性が大きいため、目標高
さA。の近傍でプーム2の流量制御機構7の入出力が正
、負に大きく変化し、その結果部位Cは上下に振動しな
がら前方に、移動することになる。上記従来例における
オープンルーグは、このような不安定現象を避けるため
に設けられており、アーム3の動きによって得られるプ
ーム2の速度指令値ω1だけでも相当程度正確に水平制
御ができるので、フィードバックルーズの比例定数をそ
れ程大きくしなくても安定性および精度の良好な制御を
行なうことができる。
If A is set large, the inertia of the pool 2 is large, so the target height is A. In the vicinity of , the input and output of the flow control mechanism 7 of the pool 2 changes greatly between positive and negative, and as a result, the portion C moves forward while vibrating up and down. The open loop in the conventional example described above is provided to avoid such an unstable phenomenon, and since horizontal control can be performed fairly accurately with only the speed command value ω1 of the poom 2 obtained by the movement of the arm 3, feedback is required. Control with good stability and accuracy can be achieved without increasing the loose proportionality constant so much.

第5図は従来の油圧ショベルの軌跡制御装置のブロック
図であり、第4図に示す従来装置が、アーム3の実際の
速度ω2を演算部110入力としているのに対し、第5
図に示す従来装置は、アーム3の速度指令信号ω2を直
接演算部110入力としている点において相違し、他の
部分については第4図に示す従来装置と全く同じであり
、動作および効果もほぼ同じである。
FIG. 5 is a block diagram of a conventional trajectory control device for a hydraulic excavator. In contrast to the conventional device shown in FIG.
The conventional device shown in the figure is different in that the speed command signal ω2 of the arm 3 is directly input to the calculation unit 110, and other parts are exactly the same as the conventional device shown in FIG. 4, and the operation and effects are almost the same. It's the same.

ところで、流量制御機構7.8は、一般に油圧ポンプ、
方向切換弁、流量制御弁等で構成されており、加わる負
荷の大きさによってその出力特性が変化する。即ち、プ
ーム2の流量制御機構7はアーム3を介して加わる負荷
とブーム2自体の慣性負荷の影響を大きく受け、又、ア
ーム3の流量制御機構8は作業部4に加わる負荷と作業
部4およびアーム3自体の慣性負荷の影響を大きく受け
る。したがって、プーム2を駆動する場合とアーム3を
駆動する場合とでは、プーム2の慣性負荷がアーム3の
慣性負荷よりも遥かに大きいことから、プーム2を駆動
する場合の方が制御要素として大きい遅れ要素を有して
おり、それ故に、フィードバック制御には適していない
。したがって、第4図、第5図に示す従轡装置において
は、フィードバック制御とオーグ斜ルーグ制御の併用に
より、フィードバック制御(ハ)みの場合に比較して安
定性は向上するものの、上記の理由により依然として不
安定現象を生じる場合があり、満足すべきものではない
By the way, the flow rate control mechanism 7.8 is generally a hydraulic pump,
It consists of a directional switching valve, a flow rate control valve, etc., and its output characteristics change depending on the magnitude of the applied load. That is, the flow rate control mechanism 7 of the boom 2 is greatly influenced by the load applied via the arm 3 and the inertial load of the boom 2 itself, and the flow rate control mechanism 8 of the arm 3 is greatly influenced by the load applied to the working part 4 and the inertial load of the boom 2 itself. Also, it is greatly affected by the inertial load of the arm 3 itself. Therefore, when driving the poom 2 and when driving the arm 3, since the inertial load of the poom 2 is much larger than the inertial load of the arm 3, the control element is larger when driving the poom 2. It has a delay element and is therefore not suitable for feedback control. Therefore, in the conventional device shown in Figs. 4 and 5, the stability is improved by using feedback control and Aug-oblique control in combination, compared to the case where only feedback control (c) is used. This is not satisfactory, as instability may still occur.

本発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、精度良(
、かつ、安定性のある制御を行なうことができる作業機
の軌跡制御装置を提供するにある。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and improve accuracy (
It is an object of the present invention to provide a trajectory control device for a work machine that is capable of performing stable control.

この目的を達成するため、本発明は、慣性負荷の小さな
腕の動作速度指令信号と作業部の目標軌跡からの偏差の
減算を行ない慣性負荷の小さな腕の流量制御機構の速度
指令信号となし、慣性負荷の小さな腕をフィードバック
制御し、この慣性負荷の小さな腕の速度又は前記動作速
度指令信号を用いて慣性負荷の大きな腕の動作速度指令
信号を得るようにし、これによって慣性負荷の大きな腕
をオープンループ制御するようにしたことを特徴とする
In order to achieve this object, the present invention subtracts the operating speed command signal of the arm with a small inertial load and the deviation from the target trajectory of the working part to obtain a speed command signal of the flow rate control mechanism of the arm with a small inertial load, The arm with a small inertial load is feedback-controlled, and the speed of the arm with a small inertial load or the operating speed command signal is used to obtain the operating speed command signal of the arm with a large inertial load, thereby controlling the arm with a large inertial load. It is characterized by open loop control.

以下、本発明を第6図および第7図に示す実施例に基づ
いて説明する。
The present invention will be explained below based on the embodiments shown in FIGS. 6 and 7.

第6図は本発明の一実施例に係る油圧シ層ペルの軌跡制
御装置のブロック図である。図で、第4図、第5図と同
一部分には同一符号が付しである。
FIG. 6 is a block diagram of a trajectory control device for a hydraulic layer pel according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as in FIGS. 4 and 5 are given the same reference numerals.

18は、アーム信号発生装置6からのアーム速度指令信
号ω2/と、係数器16からの信号 K、・Δhとを入
力して減算を行なう減算器である。即ち、作業部40部
位C(第2図)の実際の高さhと目標値り。どの偏差Δ
hが減算器14により演算され、値を信号発生装置6か
らのアーム2の速度指令信号ω2′から減算することK
より、アーム2をフィードバック制御するものである。
A subtracter 18 inputs the arm speed command signal ω2/ from the arm signal generator 6 and the signals K, .DELTA.h from the coefficient multiplier 16 and performs subtraction. That is, the actual height h of the working part 40 portion C (FIG. 2) and the target value. Which deviation Δ
h is calculated by the subtractor 14, and the value is subtracted from the speed command signal ω2' of the arm 2 from the signal generator 6.
Thus, the arm 2 is feedback-controlled.

したがって、減算器18からの信号ぶ2はフィードバッ
ク制御によるアーム速度指令信号となる。信号ぶ、を式
で示すと次のように表わされる。
Therefore, the signal B2 from the subtractor 18 becomes an arm speed command signal under feedback control. The signal is expressed as follows.

ω =ω/ −K t・Δh 2 流量制御機構8はこの速度指令信号8□により駆動され
てアーム2を作動する。このように、フィードバック制
御されて作動するアーム3の速度ω2は角度θ□、θ2
とともに演算部11へ入力され、従来装置と同じく、 扉(θ8、θ2)・ω。
ω = ω/ −K t·Δh 2 The flow rate control mechanism 8 is driven by this speed command signal 8□ and operates the arm 2. In this way, the speed ω2 of the arm 3 that operates under feedback control is the angle θ□, θ2
The door (θ8, θ2) and ω are also input to the calculation unit 11 as in the conventional device.

が演算され、係数器15により適当な比例定数に0が乗
ぜられ、ブーム速度指令信号さ、を得る。この速度指令
信号8□は直接ブーム2の流量制御機構7へ入力され、
流量制御機構7はブーム2を適切に駆動する。速度指令
信号ふ、の演算経路においては、高さの偏差Δhは同等
関与せず、この演算経路はオープンルーズであり、した
がって、ブーム2の制御はフィードバック制御でなくオ
ープンルーズによる制御となる。信号ふ、を式で示すと
次のようになる。
is calculated, and an appropriate proportionality constant is multiplied by 0 by a coefficient unit 15 to obtain a boom speed command signal. This speed command signal 8□ is directly input to the flow rate control mechanism 7 of the boom 2,
The flow control mechanism 7 appropriately drives the boom 2. In the calculation path of the speed command signal F, the height deviation Δh is not equally involved, and this calculation path is open-loose. Therefore, the control of the boom 2 is not feedback control but open-loose control. The signal f is expressed as follows.

ωt ”” K O・m (θ1、θ2)・ω2このよ
うに、本実施例では、アーム速度指令信号から高さの偏
差を減算してアームの流量制御機構の入力信号とするこ
とにより、高さの偏差を補正する動作は慣性負荷の小さ
なアームによって行なわれるようにし、又、アーム速度
、アーム角度、ズーム角度に基づいて所定の演算を行な
い、これにより得た信号をブームの流量制御機構の入力
信号とすることにより、オープンルーズ制御のみに−よ
って慣性負荷の大きなブームの制御を行な5ようにした
ので、フィードバックルーズの比例定数を余り大きくと
らなくとも高精度の動作を得ることができるとともに、
安定した動作をも得ることができる。
ωt ”” K O・m (θ1, θ2)・ω2 In this way, in this embodiment, the height deviation is subtracted from the arm speed command signal and used as the input signal for the arm flow rate control mechanism. The operation to correct the deviation in height is performed by an arm with a small inertial load, and a predetermined calculation is performed based on the arm speed, arm angle, and zoom angle, and the signal obtained by this is used to control the flow rate control mechanism of the boom. By using this as an input signal, a boom with a large inertial load can be controlled only by open-loose control, so high-precision operation can be obtained without having to make the feedback-loose proportionality constant too large. With,
Stable operation can also be obtained.

第7図は本発明の他の実施例に係る油圧シ冒ベルの軌跡
制御装置のブロック図である。図で、第6図に示す部分
と同一部分には同一符号が付しである。本実施例がさぎ
の実施例と異なる点は、さぎの実施例ではアーム3の実
際の速度ω2を演算部11の入力とするのに対して、本
実施例ではアーム速度指令信号ζ′を演算部110入力
とする点であり、他の点については全く同一である。そ
して、この速度指令信号ω2!は、減算器18において
高さの偏差信号に、・Δhを減算する前の信号であ7る
ので、ブーム速度指令信号ω1の演算経路はさぎの実施
例のものと同じくオープンルーズである。この場合の信
号ぶ、は次式で表わされる。
FIG. 7 is a block diagram of a trajectory control device for a hydraulic excavator according to another embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those shown in FIG. 6 are given the same reference numerals. The difference between this embodiment and the rabbit embodiment is that in the rabbit embodiment, the actual speed ω2 of the arm 3 is input to the calculation section 11, whereas in this embodiment, the arm speed command signal ζ' is calculated. The other points are completely the same. And this speed command signal ω2! is the signal before subtracting .DELTA.h from the height deviation signal in the subtractor 18 and is 7, so the calculation path of the boom speed command signal ω1 is open-loose as in the example of the rabbit. The signal in this case is expressed by the following equation.

g 1 ”” K o ” 77L (θ1.θ2)”
;”2’したがって、本実施例においても、さきの実施
例と同様の効果を有する。
g 1 ”” K o ” 77L (θ1.θ2)”
;"2' Therefore, this embodiment also has the same effect as the previous embodiment.

なお、以上の説明では、油圧シ曹ベルのブームとアーム
について述べたが、慣性負荷の大きな系と慣性負荷の小
さな系とを有するものであれば適用可能であるのは当然
である。又、鉛直平面内の動作に限ることはなく、他の
平面内の動作にも適用することができる。さらに、作業
部の軌跡は水平の軌跡に限ることはなく、他の軌跡を描
く制御であっても適用することができる。
In the above explanation, the boom and arm of a hydraulic excavator were described, but it is of course applicable to any system having a system with a large inertial load and a system with a small inertial load. Furthermore, the present invention is not limited to motion within a vertical plane, and can also be applied to motion within other planes. Furthermore, the trajectory of the working part is not limited to a horizontal trajectory, and control that draws other trajectories can also be applied.

以上述べたように、本発明では、慣性負荷の小さな腕に
対して目標軌跡からの偏差による制御を行ない、慣性負
荷の大きな腕に対して前記偏差による制御を行なわず前
記慣性負荷の小さな腕の作動に基づいて制御を行なうよ
うにしたので、作業機の作業部の作動を、高精度で、か
つ、安定して行なうことができる。
As described above, in the present invention, the arm with a small inertial load is controlled based on the deviation from the target trajectory, and the arm with a large inertial load is not controlled based on the deviation. Since the control is performed based on the operation, the operation of the working part of the working machine can be performed with high precision and stability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は油圧シ璽ペルのフロント機構の概略構成図?、
第2図は第1図に示すフロント機構の動きを説明する線
図、第3図はブームおよびアームの駆動機構の系統図、
第4図および第5図は従来の油圧シ讐ペルの軌跡制御装
置のブロック図、第6図および第7図は本発明の一実施
例および他の実施例に係る油圧シ璽ベルの軌跡制御装置
のブロック図である。 6・・・・・・アーム信号発生装置、7・・・・・・ブ
ームの流量制御機構、8・・・・・・アームの流量制御
機構、11、・・・係数器。 第1w 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図
Figure 1 is a schematic diagram of the front mechanism of the hydraulic seal. ,
Figure 2 is a line diagram explaining the movement of the front mechanism shown in Figure 1, Figure 3 is a system diagram of the boom and arm drive mechanism,
4 and 5 are block diagrams of a conventional hydraulic cylinder trajectory control device, and FIGS. 6 and 7 are hydraulic cylinder trajectory control devices according to one embodiment and other embodiments of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of the device. 6...Arm signal generator, 7...Boom flow rate control mechanism, 8...Arm flow rate control mechanism, 11...Coefficient unit. 1w Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、慣性負荷の大きな第1の腕と、この第1の腕に連結
された慣性負荷の小さな第2の腕と、この第2の腕に連
結された作業部と、前記第2の腕の動作速度指令信号を
発生する信号発生装置とを備えた作業機において、前記
信号発生装置からの信号から前記作業部の目標軌跡から
の偏差を減算する手段と、前記第2の腕の動作に関連し
た値に基づいて前記第1の腕の動作速度指令信号を求め
る手段とを設けたことを特徴とする作業機の軌跡制御装
置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記第2の腕の動
作に関連した値は、前記第2の腕の動作速度であること
を特徴とする作業機の軌跡制御装置。 3、特許請求の範囲第1項において、前記第2の腕の動
作に関連した値は、前記第2の腕の動作速度指令信号で
あることを特°徴とする作業機の軌跡制御装置。
[Claims] 1. A first arm with a large inertial load, a second arm with a small inertial load connected to the first arm, and a working part connected to the second arm; a signal generating device that generates a motion speed command signal for the second arm; means for subtracting a deviation from a target trajectory of the working part from a signal from the signal generating device; and means for obtaining a motion speed command signal for the first arm based on a value related to the motion of the first arm. 2. A trajectory control device for a work machine according to claim 1, wherein the value related to the motion of the second arm is a motion speed of the second arm. 3. A trajectory control device for a working machine according to claim 1, wherein the value related to the motion of the second arm is a motion speed command signal of the second arm.
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