JPWO2005100793A1 - 傾転制御信号の補正方法、傾転制御装置、建設機械および傾転制御信号補正用プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明による傾転制御信号の補正方法は、基準特性に基づき、目標傾転に対応した傾転制御圧力を演算し、この傾転制御圧力とこれに対応する実測圧力との偏差を減少させるようにフィードバック制御により傾転制御信号を補正する手順を含むことを特徴とする。
さらに、本発明による制限制御信号の補正方法は、基準特性に基づき、基準となる傾転に対応した基準傾転制御信号および基準傾転制御圧力を予め設定し、予め定めた傾転制御信号とこの傾転制御信号を出力したときの実測圧力との関係を導出して、この導出された関係に基づき、基準傾転制御圧力を発生するための傾転制御信号を演算するとともに、この傾転制御信号と基準傾転制御信号との偏差を演算する手順と、演算された偏差に基づき、目標傾転に応じて出力される傾転制御信号を補正する手順とを含むことを特徴とする。
本発明による傾転制御装置は、傾転制御信号に応じた傾転制御圧力を発生する傾転変更手段と、目標傾転を入力する入力手段と、予め定められた傾転変更手段の基準特性に基づき目標傾転に応じた傾転制御圧力を演算する圧力演算手段と、この傾転制御圧力に対応した圧力を検出する圧力検出手段と、圧力演算手段で演算された傾転制御圧力と、圧力検出手段で検出された実測圧力とに基づき、入力手段により入力された目標傾転に対応する傾転制御信号を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
圧力演算手段で演算された傾転制御圧力と、傾転を増加させる過程で検出された最小傾転に対応した第1の実測圧力および傾転を減少させる過程で検出された最大傾転に対応した第2の実測圧力とに基づき傾転制御信号を補正することが好ましい。
圧力演算手段で演算された傾転制御圧力と圧力検出手段で検出された実測圧力との偏差に基づき、目標傾転に対する補正圧力特性を設定する圧力特性設定手段と、この補正圧力特性に基づき、入力手段により入力された目標傾転に対応する補正圧力を演算する補正圧力演算手段とを有し、演算された補正圧力に応じて実傾転が目標傾転となるように傾転制御信号を補正するようにしてもよい。
圧力演算手段で演算された傾転制御圧力と前記圧力検出手段で検出された実測圧力との偏差を減少させるようにフィードバック制御により傾転制御信号を補正することもできる。
本発明による傾転制御装置は、傾転制御信号に応じた傾転制御圧力を発生する傾転変更手段と、目標傾転を入力する入力手段と、傾転制御圧力に対応した圧力を検出する圧力検出手段と、予め定められた傾転変更手段の基準特性に基づき、傾転変更手段に対し目標傾転に応じた傾転制御信号を出力する信号出力手段と、基準特性に基づき、基準となる傾転に対応した基準傾転制御信号および基準傾転制御圧力を設定する設定手段と、信号出力手段により傾転制御信号が出力されたときに圧力検出手段によって検出される実測圧力に基づき、基準傾転制御圧力を発生するための傾転制御信号を演算するとともに、この傾転制御信号と基準傾転制御信号との偏差を演算し、演算された偏差に基づき、傾転変更手段に出力される傾転制御信号を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
傾転を増加させる過程で圧力検出手段により検出された最小傾転に対応した第1の実測圧力と傾転を減少させる過程で検出された最大傾転に対応した第2の実測圧力に基づき、基準傾転制御圧力を発生するための傾転制御信号を演算することが好ましい。
上述した傾転制御装置に、実測圧力から振動成分が除去されるように圧力検出手段による検出値をフィルタリング処理するフィルタリング手段をさらに備えることもできる。
このような制御装置は、建設機械に適用することが好ましい。
本発明による傾転制御信号補正用プログラムは、予め定められた傾転変更手段の基準特性に基づき出力される傾転制御信号を補正する処理をコンピュータ装置上で実行させるプログラムであって、基準特性に基づき、基準となる傾転に対応した傾転制御圧力を演算し、この傾転制御圧力とこれに対応する実測圧力との偏差に基づき、補正圧力の特性を導出する処理と、補正圧力の特性に基づき目標傾転に対応した補正圧力を演算し、この補正圧力に応じて傾転制御信号を補正する処理とをコンピュータ装置上で実行させることを特徴とする。
また、本発明による傾転制御信号補正用プログラムは、基準特性に基づき、目標傾転に対応した傾転制御圧力を演算し、この傾転制御圧力とこれに対応する実測圧力との偏差を減少させるようにフィードバック制御により傾転制御信号を補正する処理をコンピュータ装置上で実行させることを特徴とする手順。
さらに、本発明による傾転制御信号補正用プログラムは、基準特性に基づき、基準となる傾転に対応した基準傾転制御信号および基準傾転制御圧力を予め設定し、予め定めた傾転制御信号とこの傾転制御信号を出力したときの実測圧力との関係を導出して、この導出された関係に基づき、基準傾転制御圧力を発生するための傾転制御信号を演算するとともに、この傾転制御信号と基準傾転制御信号との偏差を演算する処理と、演算された偏差に基づき、目標傾転に応じて出力される傾転制御信号を補正する処理とをコンピュータ装置上で実行させることを特徴とする。
[図2]本発明が適用される油圧ショベルの側面図。
[図3]図1の比例電磁弁の特性図。
[図4]比例電磁弁の指令圧力とポンプ傾転の関係を示す図。
[図5]第1の実施の形態に係るコントローラ内での処理の一例を示すフローチャート。
[図6]図5のポンプ傾転学習演算処理の詳細を示すフローチャート。
[図7]図6の学習値演算値チェック処理の詳細を示すフローチャート。
[図8]図5のポンプ傾転補正式演算処理の詳細を示すフローチャート。
[図9]本発明による目標ポンプ傾転に対する目標指令圧力の関係を示す図。
[図10]本発明による目標指令圧力に対する目標駆動電流の関係を示す図。
[図11]本発明による目標ポンプ傾転に対する補正圧力の関係を示す図。
[図12]本発明によるポジコン圧に対する目標ポンプ傾転の関係を示す図。
[図13]第2の実施の形態に係るコントローラ内の処理を示すブロック図。
[図14]第3の実施の形態に係るコントローラ内での処理(学習処理)の一例を示すフローチャート。
[図15]第3の実施の形態に係るコントローラ内での処理(通常処理)の一例を示すフローチャート。
[図16]第3の実施の形態に係るコントローラ内での処理(サンプリング処理)の一例を示すフローチャート。
[図17]比例電磁弁の二次圧と駆動電流の関係を示す図。
[図18]ポンプ傾転と電流の基準特性を示す図。
[図19]図18の基準特性と補正特性との関係を示す図。
[図20]第4の実施の形態に係る比例電磁弁の電流圧力特性を示す図。
[図21]第4の実施の形態に係る傾転制御装置による学習制御時のタイミングチャートを示す図。
4 電磁比例弁
5 圧力センサ(二次圧Pa)
9 圧力センサ(ポジコン圧Pn)
10 コントローラ
12 操作レバー
以下、図1〜図12を参照して本発明による傾転制御装置の第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る傾転制御装置の構成を示す図である。この傾転制御装置は、例えば図2の油圧ショベルに搭載される。図2に示すように油圧ショベルは、走行体101と、旋回可能な旋回体102と、旋回体に回動可能に軸支されたブームBM,アームAM,バケットBKからなる作業装置103とを有する。
学習制御が開始されると、まず、ステップS200でエンジン回転数が所定の安定回転数に達するまで待機する。これによりエンジン始動直後の不安定状態で学習制御を行うことを避ける。次いで、ステップS300でポンプ傾転が最小傾転となるように比例電磁弁4に制御信号を出力する。これは油圧ポンプ1の斜板のガタツキによりポンプ傾転がばらつかないように一定の初期状態から学習制御を行うための処理である。次いで、ステップS400のポンプ傾転学習演算処理を実行する。
次いで、ステップS602で上記補正式(I)をコントローラ10に記憶する。この場合、一次式の形で記憶するのではなく、比例定数(ΔP02−ΔP01)/(θ02−θ01)と定数Cをそれぞれ記憶すればよい。
図5のステップS2でモード信号がオフと判定されると通常制御が開始される。まず、ステップS101で圧力センサ9で検出したポジコン圧Pnを読みとる。なお、以下では、ポジコン圧の検出値がPn3であったとして説明する。次いで、ステップS102で、予め定められた図12に示す目標ポンプ傾転の特性によりポジコン圧Pn(=Pn3)に対応する目標ポンプ傾転θ0(=θ03)を求める。次いで、ステップS103で、前述した図9の特性に基づき目標ポンプ傾転θ0(=θ03)に対応した目標指令圧力P0(=P03)を求める。ステップS104ではステップS602で記憶した補正式(I)から目標ポンプ傾転θ0(=θ03)に対応した補正圧力ΔP0(図11のΔP03)を算出する。次いで、ステップS105で補正圧力ΔP0(=ΔP03)を目標指令圧力P0(=P03)に加算したものを目標指令圧力P0に代入し、ステップS106で、前述した図10の特性により補正後の目標指令圧力P0(=P03c)に応じた目標駆動電流i0(=i03c)を算出する。次いで、ステップS107でこの目標駆動電流i0(=i03c)を比例電磁弁4に出力する。
(1)学習制御時に圧力センサ5の検出値を用いてポンプ傾転制御用の補正式(I)を求め、通常制御時に補正式(I)に基づいて目標駆動電流iを補正し、比例電磁弁4を制御するようにした。これにより比例電磁弁4毎の特性のばらつきに拘わらず、ポンプ傾転を精度よく制御することができる。その結果、油圧作業機械の微操作性や操作フィーリングを向上することができ、作業効率を向上することができる。
(2)学習制御時に圧力センサ5により比例電磁弁4の二次圧Paを検出し、二次圧Pa(平均値Paa)と目標指令圧P0との偏差ΔP0に応じて補正式(I)を求めるようにしたので、傾転角センサを用いることなく補正式(I)を求めることができ、傾転制御装置を安価に構成することができる。
(3)圧力センサ5は傾転角センサに比べて温度特性がよいので、高温条件下で作業をした場合であってもポンプ傾転を精度よく補正することができる。
(4)通常制御時にフィードバック制御を行わずにオープンループでポンプ傾転を制御するので、ポンプ傾転制御の応答遅れを防止できる。
図13を参照して本発明による傾転制御装置の第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、コントローラ10内における処理である。すなわち第2の実施の形態では、フィードバック制御によりポンプ傾転θを制御する。
図14〜図19を参照して本発明による傾転制御装置の第3の実施の形態について説明する。
一般に、比例電磁弁4はスプールの固着を防ぐために常に振動するように構成されている(いわゆるディザ振動)。このため、圧力センサ5が検出する二次圧Paにはばらつきがあり、このばらつきがポンプ傾転補正の精度を悪化させる要因となる。この点を考慮したのが第3の実施の形態である。なお、第3の実施の形態が第1の実施の形態と異なるのはコントローラ10内における処理であり、以下では第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
ここで求めたimin,imaxは、個々の比例電磁弁4の最小傾転θmin,最大傾転θmaxに対応する駆動電流を意味する。すなわち比例電磁弁4に電流imin,imaxを出力すると実ポンプ傾転はθmin,θmaxとなる。
図20,図21を参照して本発明による傾転制御装置の第4の実施の形態について説明する。
上記第3の実施の形態では、比例電磁弁4のディザ振動の影響を考慮したが、第4の実施の形態では、さらに比例電磁弁4のヒステリシスの影響も考慮する。すなわち比例電磁弁4の電流圧力特性は図20に示すようにヒステリシスを有し、電流を増加させる過程で検出される二次圧、例えばポンプ最小傾転θminに対応する二次圧P11aおよびポンプ最大傾転θmaxに対応する二次圧P12aは電流を減少させる過程で検出される二次圧(P11b,P12b)よりも小さい。したがって、学習制御時に比例電磁弁4への駆動電流i11,i12の出力のさせ方、つまり図14のステップS701,ステップS704でいかに電流を出力するかによって基準となる実測二次圧の値が異なり、電流補正値Δimin,Δimaxが影響を受ける。
本出願は日本国特許出願2004−91228号を基礎とし、その内容は引用文としてここに含まれる。
Claims (14)
- 予め定められた傾転変更手段の基準特性に基づき出力される傾転制御信号を補正する補正方法であって、
前記基準特性に基づき、基準となる傾転に対応した傾転制御圧力を演算し、この傾転制御圧力とこれに対応する実測圧力との偏差に基づき、補正圧力の特性を導出する手順と、
前記補正圧力の特性に基づき目標傾転に対応した補正圧力を演算し、この補正圧力に応じて前記傾転制御信号を補正する手順とを含むことを特徴とする傾転制御信号の補正方法。 - 予め定められた傾転変更手段の基準特性に基づき出力される傾転制御信号を補正する補正方法であって、
前記基準特性に基づき、目標傾転に対応した傾転制御圧力を演算し、この傾転制御圧力とこれに対応する実測圧力との偏差を減少させるようにフィードバック制御により前記傾転制御信号を補正する手順を含むことを特徴とする傾転制御信号の補正方法。 - 予め定められた傾転変更手段の基準特性に基づき出力される傾転制御信号を補正する補正方法であって、
前記基準特性に基づき、基準となる傾転に対応した基準傾転制御信号および基準傾転制御圧力を予め設定し、予め定めた傾転制御信号とこの傾転制御信号を出力したときの実測圧力との関係を導出して、この導出された関係に基づき、前記基準傾転制御圧力を発生するための傾転制御信号を演算するとともに、この傾転制御信号と前記基準傾転制御信号との偏差を演算する手順と、
前記演算された偏差に基づき、目標傾転に応じて出力される傾転制御信号を補正する手順とを含むことを特徴とする傾転制御信号の補正方法。 - 傾転制御信号に応じた傾転制御圧力を発生する傾転変更手段と、
目標傾転を入力する入力手段と、
予め定められた前記傾転変更手段の基準特性に基づき目標傾転に応じた傾転制御圧力を演算する圧力演算手段と、
この傾転制御圧力に対応した圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力演算手段で演算された傾転制御圧力と、前記圧力検出手段で検出された実測圧力とに基づき、前記入力手段により入力された目標傾転に対応する傾転制御信号を補正する補正手段とを備えることを特徴とする傾転制御装置。 - 請求項4に記載の傾転制御装置において、
前記補正手段は、前記圧力演算手段で演算された傾転制御圧力と、傾転を増加させる過程で検出された最小傾転に対応した第1の実測圧力および傾転を減少させる過程で検出された最大傾転に対応した第2の実測圧力とに基づき傾転制御信号を補正することを特徴とする傾転制御装置。 - 請求項4または5に記載の傾転制御装置において、
前記補正手段は、
前記圧力演算手段で演算された傾転制御圧力と前記圧力検出手段で検出された実測圧力との偏差に基づき、目標傾転に対する補正圧力特性を設定する圧力特性設定手段と、
この補正圧力特性に基づき、前記入力手段により入力された目標傾転に対応する補正圧力を演算する補正圧力演算手段とを有し、
演算された補正圧力に応じて実傾転が目標傾転となるように傾転制御信号を補正することを特徴とする傾転制御装置。 - 請求項4に記載の傾転制御装置において、
前記補正手段は、前記圧力演算手段で演算された傾転制御圧力と前記圧力検出手段で検出された実測圧力との偏差を減少させるようにフィードバック制御により傾転制御信号を補正することを特徴とする傾転制御装置。 - 傾転制御信号に応じた傾転制御圧力を発生する傾転変更手段と、
目標傾転を入力する入力手段と、
前記傾転制御圧力に対応した圧力を検出する圧力検出手段と、
予め定められた前記傾転変更手段の基準特性に基づき、前記傾転変更手段に対し目標傾転に応じた傾転制御信号を出力する信号出力手段と、
前記基準特性に基づき、基準となる傾転に対応した基準傾転制御信号および基準傾転制御圧力を設定する設定手段と、
前記信号出力手段により傾転制御信号が出力されたときに前記圧力検出手段によって検出される実測圧力に基づき、前記基準傾転制御圧力を発生するための傾転制御信号を演算するとともに、この傾転制御信号と前記基準傾転制御信号との偏差を演算し、演算された偏差に基づき、前記傾転変更手段に出力される傾転制御信号を補正する補正手段とを備えることを特徴とする傾転制御装置。 - 請求項8に記載の傾転制御装置において、
前記補正手段は、傾転を増加させる過程で前記圧力検出手段により検出された最小傾転に対応した第1の実測圧力と傾転を減少させる過程で検出された最大傾転に対応した第2の実測圧力に基づき、前記基準傾転制御圧力を発生するための傾転制御信号を演算することを特徴とする傾転制御装置。 - 請求項4〜9のいずれか1項に記載の傾転制御装置において、
前記実測圧力から振動成分が除去されるように前記圧力検出手段による検出値をフィルタリング処理するフィルタリング手段をさらに有することを特徴とする傾転制御装置。 - 請求項4〜10のいずれか1項に記載の傾転制御装置を備えたことを特徴とする建設機械。
- 予め定められた傾転変更手段の基準特性に基づき出力される傾転制御信号を補正する処理をコンピュータ装置上で実行させるプログラムであって、
前記基準特性に基づき、基準となる傾転に対応した傾転制御圧力を演算し、この傾転制御圧力とこれに対応する実測圧力との偏差に基づき、補正圧力の特性を導出する処理と、
前記補正圧力の特性に基づき目標傾転に対応した補正圧力を演算し、この補正圧力に応じて前記傾転制御信号を補正する処理とをコンピュータ装置上で実行させることを特徴とする傾転制御信号補正用プログラム。 - 予め定められた傾転変更手段の基準特性に基づき出力される傾転制御信号を補正する処理をコンピュータ装置上で実行させるプログラムであって、
前記基準特性に基づき、目標傾転に対応した傾転制御圧力を演算し、この傾転制御圧力とこれに対応する実測圧力との偏差を減少させるようにフィードバック制御により前記傾転制御信号を補正する処理をコンピュータ装置上で実行させることを特徴とする手順を含むことを特徴とする傾転制御信号補正用プログラム。 - 予め定められた傾転変更手段の基準特性に基づき出力される傾転制御信号を補正する処理をコンピュータ装置上で実行させるプログラムであって、
前記基準特性に基づき、基準となる傾転に対応した基準傾転制御信号および基準傾転制御圧力を予め設定し、予め定めた傾転制御信号とこの傾転制御信号を出力したときの実測圧力との関係を導出して、この導出された関係に基づき、前記基準傾転制御圧力を発生するための傾転制御信号を演算するとともに、この傾転制御信号と前記基準傾転制御信号との偏差を演算する処理と、
前記演算された偏差に基づき、目標傾転に応じて出力される傾転制御信号を補正する処理とをコンピュータ装置上で実行させることを特徴とする傾転制御信号補正用プログラム。
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