WO1998026132A1 - Dispositif de commande d'engin de construction - Google Patents

Description

建設機械の制御装置

技術分野

本発明は、 地面を掘削する油圧ショベル等の建設機械に関し、 特にか かる建設機械の制御装置に関する。

明 背景技術 ^不田

一般に油圧ショベル等の建設機械は、 F I G . 1 4に示すように、 無 限軌条部 5 0 0 Aを有する下部走行体 5 0 0上に、 運転操作室 （キヤビ ン） 6 0 0付きの上部旋回体 1 0 0をそなえており、 更にこの上部旋回 体 1 0 0に、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0 , ノ 'ケッ ト 4 0 0力ヽらな る関節式アーム機構を装備した構成となっている。

そして、 ス トロークセンサ 2 1 0， 2 2 0 , 2 3 0等により得られた ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0， バゲッ ト 4 0 0の各伸縮変位情報に 基づき、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0， バゲッ 卜 4 0 0をそれぞれ 油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2により適宜駆動して、 バケツ 卜 4 0 0の進行方向或いはバケツ ト 4 0 0の姿勢を一定に保って掘削できる ようになつており、 これにより、 バケツ 卜 4 0 0のごとき作業部材の位 置と姿勢との制御を正確に且つ安定して行ない得るようになっている。 なお、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2は、 通常は運転室 6 0 0内に設け られた操作レバー （図示省略） により操作されるようになっている。 ところで、 このような建設機械において、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0， バケツ 卜 4 0 0等が、 予め設定された一連の動作を行なうよう に設定しておき、 このように設定された動作となるように油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1， 1 2 2をそれぞれ制御するようにした半自動制御シス テムが提案されている。

ここで、 上記の半自動制御のモー ドとしては、 スティ ック 3 0 0及び ブーム 2 0 0を動かしてもバケツ ト 4 0 0の水平方向 （垂直方向） に対 する角度 （バケツ 卜角） が常に一定に保持されるようなバケツ 卜角制御 モー ドや、 バケツ 卜 4 0 0の歯先 1 1 2が直線的に移動するような法面 掘削モー ド （又は、 バケツ 卜歯先直線掘削モ一 ド、 レイキングモー ド） 等が考えられる。

ところで、 このような半自動制御モ一 ド時には、 油圧シリ ンダ 1 2 0 - 1 2 2の作動を制御するための操作レバ一は、 スティ ック 3 0 0ゃブ ーム 2 0 0に対して目標移動速度を設定するための部材として機能する。 すなわち、 半自動制御モー ド時には、 操作レバ一の操作量に応じて、 スティ ック 3 0 0やブーム 2 0 0の移動速度が決定されるのである。 しかしながら、 従来の建設機械に適用される半自動システムでは、 以 下のような種々の課題があった。

( 1 ) 半自動制御モ一 ドの作業開始時にオペレータが操作レバ一を急操 作すると、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0， ノくケッ ト 4 0 0の各油圧 シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2への制御指令値がステップ状に変化し、 油圧シ リ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2に急激に負荷が加わることが考えられる。 この場合には、 各油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2が円滑に作動せ ずに、 軽い衝撃や振動ゃショ ック等を伴いながら作動するおそれがある ほか、 バケツ ト歯先位置の軌跡精度が悪化してしまうおそれがあった。 このような事態を回避するには、 操作レバーを急操作しても、 バケツ 卜歯先の移動速度を徐々に増加させたり （ランプアップ処理） 、 ローバ スフィルタを介して滑らかな速度変化を与えることが考えられるが、 半 自動制御モー ド時には、 各油圧シリ ンダへの制御信号は、 シリ ンダ位置 を時間微分した情報をフイー ドバック しているため、 上述のようなラン プアップ処理等を施しても、 シリ ンダ位置の時間微分情報により、 各油 圧シリ ンダへの指令値が非連続的に変化してしまい、 やはりブームやス ティ ックあるいはバケツ 卜が滑らかに作動しない場合があるという課題 がある。

( 2 ) 半自動制御のうち、 法面掘削モー ドによりバケツ 卜歯先位置を直 線的に移動させる作業 （水平均し作業等） を行なう場合には、 地面の形 状や掘削量等により掘削作業中の油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の負荷が 変動してしまうことが考えられ、 このような場合には、 従来の P I D制 御では、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の位置決め精度ゃバケッ 卜歯先位 置の軌跡精度を悪化させてしまうおそれがあった。

また、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2に対してフィードバック制御を行 なう場合、 作動油の温度変化にともなう制御対象 （例えば油圧シリ ンダ

1 2 0〜 1 2 2や油圧回路内に設けられた電磁弁） の動特性の変動が閉 ループの制御性能に影響を与えてしまい、 制御系の安定性が低下するこ とも考えられる。

このような事態を回避するためには、 閉ル一プの制御ゲインを小さく し、 ゲイン余裕や位相余裕を大きくすればよいが、 このようにすると、 結果として油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の位置決め精度やバケツ 卜歯先 位置の軌跡精度を悪化させてしまうという課題がある。

( 3 ) 半自動制御モー ド時にブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0， バケツ 卜 4 0 0をフィー ドバック制御により軌跡制御 （追尾制御） する場合、 各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2への指令値はフィ一 ドバックの偏差 （即ち、 人力情報と出力情報との制御誤差） をもとに演算されるため、 シリ ンダ 作動中の偏差をゼロにすることは困難であり、 結果としてバケツ 卜歯先 位置は目標値に対して誤差を生じてしまう場合がある。 つまり、 このようなフィー ドバック制御では、 実際のシリ ンダ位置や シリ ンダ速度を検出してからこれらを目標シリ ンダ位置や目標シリ ンダ 速度と比較して、 これらの偏差を 0に近づけるように制御を行なうもの であるため、 制御中にこれらの偏差を完全に排除するのは困難であり、 これにより制御誤差が生じてしまうという課題がある。

( 4 ) 例えば地面を平坦にならす （法面形成） といった作業を行なう場 合には、 バケッ ト 4 0 0の歯先 （つまり、 スティ ック 3 0 0 ) を直線的 に動かすという動作が必要になるが、 従来の技術では、 ブーム 2 0 0及 びスティ ック 3 0 0をそれぞれ油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1により独立 して制御するようになっているため、 法面を高精度に仕上げるのが非常 に困難なものになっている。

すなわち、 上述のごとく ブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0を電磁弁 などを用いて電気的にフィ一 ドバック制御する場合、 それぞれ対応する 油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1を独立して制御すると、 たとえそれぞれの フィー ドバック制御偏差が小さくても、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0の位置 （姿勢） によっては、 これらの制御偏差が無視できなくなり、 目標とするバケツ 卜 4 0 0の歯先位置 （制御目標値） に対する誤差が非 常に大きくなつてしまう場合がある。

例えば、 バゲッ 卜 4 0 0がこれから法面を形成しょうとしている位置 にあるときに、 上記の制御偏差のためにスティ ック 3 0 0に対してブー ム 2 0 0の制御が遅れると、 バケツ ト 4 0 0の歯先が地面に食い込むこ とになり、 逆に、 ブーム 2 0 0に対してスティ ック 3 0 0の制御が遅れ ると、 バゲッ ト 4 0 0が宙に浮いたまま動作する伏態となつてしまう。 このように、 ブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0をそれぞれ完全に独 立制御すると、 制御目標値を維持しながらブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0を動作させることが極めて困難になってしまうという課題がある。 ( 5 ) 地面の水平均し （法面形成） など、 バケツ 卜 4 0 0の歯先を直線 的に動かす動作 （バケツ ト歯先直線掘削モー ドと呼ばれる） が必要な場 合には、 従来の油圧ショベルの制御装置では、 ブーム 2 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 0 ) , スティ ック 3 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 1 ) をそれぞれ電 磁弁などを用いて電気的に独立してフィ一ドバック制御することにより 上記の動作を実現しているが、 目標バケツ ト歯先位置から得られた制御 目標値に基づいて、 各油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1をそれぞれ独立して ワイ 一ドバック制御するので、 例えば、 バケツ 卜 4 0 0が建設機械本体 1 0 0に対して遠方に位置した状態からスティ ック 3 0 0を建設機械本 体 1 0 0側へ引いてバケツ 卜 4 0 0の歯先を直線的に動かそうとする場 合に、 ブーム 2 0 0の位置偏差が小さく （遅れが少ない） 、 スティ ック 3 0 0の位置偏差が大きい （遅れが多い） と、 実際のバケツ 卜 4 0 0の 歯先位置が目標位置 （目標法面） より上方へずれた状態となってしまい、 結果として法面の仕上げ精度が大幅に低下してしまうという課題がある。

( 6 ) 例えば水平均し動作等のようにバケツ 卜 4 0 0の歯先を直線的に 動かす操作 （レイキング） を、 コン トローラにより自動的に行なう場合 には、 油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2に対して作動油の給排を行 なう油圧回路中の電磁弁 （制御弁機構） を電気的に P I Dフィー ドバッ ク制御することにより、 油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2の伸縮動 作を制御して、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0， ノくケッ 卜 4 0 0の姿 勢を制御している力 <、 油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2の伸縮動作 を制御する油圧回路では、 通常、 エンジン （原動機） で駆動されるボン プによって作動油圧が生成されており、 このとき、 エンジンの回転速度 が外部負荷等により変動すると、 その変動に伴ってポンプの回転速度が 変動してポンプの吐出量 （吐出能力） も変動し、 たとえ電磁弁への指令 値 （電流） が同じであっても、 油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2で の伸縮速度が変化してしまう。 結果として、 バケツ 卜 4 0 0の姿勢制御 精度が悪化し、 バケツ 卜 4 0 0による水平均し面等の仕上げ精度が悪化 することになる。

そこで、 上述のようなエンジンの回転速度変動に対応すべく、 ポンプ として吐出量可変型 （吐出圧可変型， 可変容量型） のポンプを用い、 そ のポンプにおける傾転角を調整することにより、 ェンジンの回転速度 (つまりはポンプの回転速度） が変動してもポンプの吐出能力が一定に なるように制御することも考えられるが、 このような傾転角制御では、 応答性が悪いため、 目標とするシリ ンダ伸縮速度を確保できず、 仕上げ 精度の悪化を免れることはできないという課題がある。

( 7 ) 油圧回路にオープンセンタ型回路を用いた従来の技術では、 例え ば、 掘削負荷が極端に大きい場合、 その負荷が増大するにつれてブーム 2 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 0 ) ， スティ ック 3 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 1 ) の油圧が上昇して油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の伸縮変位速度が低 減し、 最終的にブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0の動作 （つまり、 バゲ ッ 卜歯先の動作） が停止してしまうことがある。

このとき、 P I Dフィ ー ドバック制御系では、 バケツ 卜歯先の速度情 報 （P ) がゼロになるとともに位置情報 （D ) がスティ ック停止時の値 に固定されるので、 これらの情報 （比例動作要素） による油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の伸縮変位速度の目標速度に影響はないが、 I (積分要 素） がこの制御系に入っているため、 結果的に、 各油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の目標速度は増大し続けることになる。

従って、 この状態で例えばバケツ ト歯先にひっかかていた掘削中の岩 が崩れるなどしてブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0から急に負荷が抜け ると、 各油圧シリ ンダ 1 2 1， 1 2 2は、 突然、 目標速度を大幅に上回 る速度で動き出してしまうことになり、 結果として、 掘削作業などの仕 上げ精度を大幅に低下させてしまうという課題がある。

( 8 ) 掘削した土砂などをバケツ 卜 4 0 0に収容したまま運搬する場合 など、 ブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0を動かしてもバゲッ 卜 4 0 0 の水平方向 （垂直方向） に対する角度 （バケツ 卜角度） が常に一定に保 たれるような制御 （バケツ 卜角一定制御） を行なう場合、 バケツ 卜 4 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 2 ) の P I Dフィー ドバック制御系では、 ブーム 2 0 0ゃスティ ック 3 0 0の操作中に、 実際のバケッ 卜角度と目標とす るバケツ 卜角度との偏差が大きくなると、 P (比例要素） ， I (積分要 素） ， D (微分要素） のうち I (積分要素） の働きにより、 油圧シリ ン ダ 1 2 2への指令値 （制御目標値） を大きく して、 その偏差を小さくす るようにするようにしている力く、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0及び バケツ 卜 4 0 0のための操作レバー （操作部材） 6， 8を中立位置 （非 動作位置） にして、 バケツ 卜 4 0 0を停止させる時、 上記の制御系では、 停止時までの I (積分要素） の蓄積分により、 油圧シリ ンダ 1 2 2への 指令値がすぐにはゼロにならないので、 操作レバ一 6 , 8を非動作位置 にしてもバケツ 卜 4 0 0はすぐに停止せず、 オーバーシユー卜が発生し、 制御精度が低下してしまうという課題がある。

本発明は、 このような種々の課題に鑑み創案されたもので、 半自動制 御モー ドをそなえた建設機械において、 より一層の機能の向上を図るよ うにした建設機械の制御装置を提供することを目的とする。 発明の開示

このため、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体側にアーム 部材を揺動自在に支持するとともに該アーム部材の先端部に作業部材を 揺動自在に支持し、 該アーム部材及び該作業部材の摇動をシリ ンダ式ァ クチユエ一夕の伸縮動作によりそれぞれ行なうように構成した建設機械 において、 該アーム部材及び該作業部材を操作するための操作レバーと、 該操作レバーによる作業開始時の目標移動速度特性が時間微分しても同 種の特性となるように、 該作業部材の目標移動速度を設定する目標移動 速度設定手段と、 該目標移動速度設定手段で設定された該目標移動速度 の情報を入力として、 該作業部材が該目標移動速度となるように、 該ァ クチユエ一タを制御する制御手段とをそなえて構成されたことを特徴と している。

そして、 このような構成によれば、 作業開始時にオペレータが操作レ バーを急激に操作しても、 アーム部材及び作業部材を滑らかに作動させ ることができる利点がある。

また、 好ましくは、 該作業開始時の該目標移動速度特性を余弦波特性 に設定する。 これにより、 制御手段に各ァクチユエ一夕の位置を時間微 分した情報をフィ一ドバックして制御信号を設定する場合には、 このフ ィ一ドバックされる時間微分情報と、 操作レバーにより設定される作業 開始時目標移動速度特性とが同種の特性となるとともに、 余弦波特性が 連続的なカーブを有することにより、 出力される制御信号がステップ状 に急激に変化するようなことが抑制される。 したがって、 作業開始時に、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕の動作を滑らかに作動させることができると いう利点がある。 また、 目標移動速度特性を余弦波特性に設定すること により、 作業開始時に作動応答性の優れた制御を実現することができる という利点もある。

また、 操作レバーによる作業終了時の目標移動速度特性を時間微分し ても同種の特性となるように設定した場合には、 作業開始時のみならず、 作業終了時においてオペレータが操作レバ一を急激に操作した場合であ つても、 アーム部材及び作業部材を滑らかに作動させることができる。 また、 該作業終了時の該目標移動速度特性を余弦波特性に設定した場 合には、 作業終了時にも作動応答性の優れた制御を実現することができ る。

また、 好ましく は、 該目標移動速度設定手段が、 該操作レバ一の位置 に応じた第 1の目標移動速度デー夕を出力する目標移動速度出力部と、 上記の作業開始時及び作業終了時の各目標移動速度特性が時間微分して も同種の特性となるような第 2の目標移動速度デー夕を記憶した記憶部 と、 該記憶部のデータと該目標移動速度出力部のデータとを比較して小 さい方のデータを目標移動速度情報として出力する比較部とをそなえる ように構成する。

このように構成した場合には、 熟練したオペレータが記憶部によるシ リ ンダ式ァクチユエ一夕の制御よりも適した状態に操作レバーを操作す る場合には、 オペレータによる操作が優先されて、 各シリ ンダ式ァクチ ユエ一夕の作動が制御されるという利点がある。

また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体側にアーム部材 を揺動自在に支持するとともに該アーム部材の先端部に作業部材を揺動 自在に支持し、 該アーム部材及び該作業部材の揺動をシリ ンダ式ァクチ ユエ一夕の伸縮動作によりそれぞれ行なうように構成された建設機械に おいて、 上記の作業部材付きアーム部材の目標動作情報を操作レバーの 位置に応じて設定する目標値設定手段と、 上記の作業部材付きアーム部 材の動作情報を検出する動作情報検出手段及び該建設機械の運転状態を 検出する運転状態検出手段を少なく とも有する検出手段と、 該動作情報 検出手段からの検出結果と該目標値設定手段で設定された該目標動作情 報とを入力として、 上記の作業部材付きアーム部材が目標とする動作状 態となるように、 該ァクチユエ一夕を制御する制御パラメ一夕可変型の 制御手段とをそなえ、 該制御手段に、 該運転状態検出手段で検出された 該建設機械の運転状態に応じて該制御パラメータを変更しうる制御パラ メータ用スケジューラが設けられていることを特徴としている。

そして、 このような構成により、 制御の安定性や作業部材の位置精度 を向上させることができるという利点がある。

また、 該制御手段が、 制御パラメータ可変のフィー ドバックループ式 補償手段と、 制御パラメータ可変のフィー ドフォワー ド式補償手段とを そなえるように構成してもよく、 このように構成した場合には、 制御偏 差を低減することができ、 ァクチユエ一夕の目標速度に対して位置偏差 の大きさに関係なく速度指令値を出力することができるという利点があ る。

また、 該制御パラメータ用スケジューラカ^ 該ァクチユエ一夕の位置 に応じて該制御パラメ一タを変更しうるように構成すれば、 建設機械の 作業姿勢に応じて制御パラメータの補正を行なうことができ、 制御系の 安定性の向上、 作業部材位置の精度向上を図ることができるという利点 がある。

また、 制御パラメータ用スケジューラが、 該ァクチユエ一夕の負荷に 応じて該制御パラメ一タを変更しうるように構成した場合には、 建設機 械の作業負荷に応じて制御パラメータの補正を行なうことができ、 上述 と同様に、 制御系の安定性の向上、 作業部材位置の精度向上を図ること ができるという利点がある。

また、 該制御パラメータ用スケジューラが、 該ァクチユエ一夕に関連 する温度に応じて該制御パラメータを変更しうるように構成してもよい。 この場合には、 ァクチユエ一夕に関連する温度の変化を補償することが でき、 やはり、 制御系の安定性の向上、 作業部材位置の精度向上を図る ことができるという利点がある。

また、 該ァクチユエ一夕に関連する温度として、 該ァクチユエ一夕の 作動用油の温度あるいは制御用油の温度を用いるのが好ましい。 この場

Claims

合には、 作業時に比較的変化しやすい作動用油又は制御用油の温度変化 を補償することができ、 やはり、 制御系の安定性の向上、 作業部材位置 の精度向上を図ることができるという利点がある。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体側にアーム部材 を揺動自在に支持するとともに該アーム部材の先端部に作業部材を揺動 自在に支持し、 上記の作業部材付きアーム部材の揺動をシリ ンダ式ァク チユエ一タの伸縮動作によりそれぞれ行なうように構成した建設機械に おいて、 上記の作業部材付きアーム部材の目標動作情報を操作レバ一の 位置に応じて設定する目標値設定手段と、 上記の作業部材付きアーム部 材の動作情報を検出する動作情報検出手段と、 該動作情報検出手段での 検出結果と該目標値設定手段で設定された該目標動作情報とを入力とし て、 上記の作業部材付きアーム部材が目標とする動作状態となるように、 該ァクチユエ一夕を制御する制御手段と、 該目標動作情報を補正するた めの補正情報を記憶する補正情報記憶手段とをそなえ、 該制御手段が、 該補正情報記憶手段からの該補正情報で補正された補正目標動作情報を 使用して、 上記の作業部材付きァ一ム部材が目標とする動作状態となる ように、 該ァクチユエ一夕を制御すべく構成されたことを特徴としてい る。 このような構成によれば、 目標動作情報と実際の動作との間の偏差を 極力排除することができ、 各ァクチユエ一夕の制御精度を向上させるこ とができるという利点がある。 すなわち、 目標値設定手段により設定さ れる目標動作情報に、 補正情報記憶手段から得られる補正情報を加味す ることで、 各ァクチユエ一夕の位置制御や速度制御の精度を大幅に向上 させることができるのである。 さらには、 本装置では、 補正情報記憶手 段を設けるという簡素な構成により、 コス ト増や重量増がほとんどない という利点もある。 また、 該補正情報記憶手段が、 上記の作業部材付きアーム部材に所定 の動作を行なわせて、 該補正情報を収集して記憶するように構成しても よい。 このように構成した場合には、 目標値設定手段により設定される各ァ クチユエ一夕の目標動作情報と、 各ァクチユエ一夕の実際の動作情報と の間に生じる偏差をシミ ュレーショ ンにより得られることができる。 ま た、 この偏差を用いて目標値設定手段が補正されるので、 目標動作情報 と実際の動作情報との偏差を極力排除することができ、 作業部材付きァ 一ム部材の作動制御の精度を一層向上させることができる利点がある。 さらには、 該補正情報記憶手段が、 上記の作業部材付きアーム部材の 異なつた動作モー ド毎に異なつた補正情報を記憶するように構成され、 該制御手段が、 上記の作業部材付きアーム部材の動作モー ドに応じて得 られた補正情報で補正された該補正目標動作情報を使用して、 上記の作 業部材付きァ一ム部材が目標とする動作状態となるように、 該ァクチュ ェ一タを制御するように構成してもよい。 この場合には、 各動作モー ド毎に、 目標動作情報と実際の動作情報と の間の偏差を更新することができ、 どの動作モ一 ドで制御を行なっても、 目標動作情報と実際の動作情報との偏差を極力排除して、 制御精度を向 上させることができるという利点がある。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体に装備された関 節式アーム機構を構成する相互に枢着された少なく とも一対のアーム部 材をシリ ンダ式ァクチユエ一夕で駆動する際に、 検出された上記の各ァ 一ム部材の姿勢情報に基づいて、 上記の各アーム部材が所定の姿勢とな るように、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕をフィー ドバック制御する建設機 械の制御装置において、 上記の一対のアーム部材のそれぞれが、 自己以 外の他のアーム部材の制御系におけるフィ一ドバック偏差情報に基づい て、 自己のァ一ム部材の制御系における制御目標値を補正すべく、 相互 に連携して制御されるように構成されたことを特徴としている。 上述のごとく構成された本発明の制御装置では、 上記の一対のアーム 部材をそれぞれ制御する際、 自己以外の他のアーム部材の制御系におけ るフィードバック偏差情報に基づいて、 自己のアーム部材の制御系にお ける制御目標値を補正しながら各アーム部材を相互に連携して制御する ので、 フィー ドバック偏差情報を無く した理想的な状態で各アーム部材 を動作させることができる。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体と、 この建設機 械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を有するとともに、 関節部 を介して相互に接続された少なく とも一対のアーム部材を有する関節式 アーム機構と、 伸縮動作を行なうことにより該アーム機構を駆動する複 数のシリ ンダ式ァクチユエ一タを有するシリ ンダ式ァクチユエ一夕機構 と、 上記の各アーム部材の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、 この姿 勢検出手段で検出された検出結果に基づいて、 上記の各アーム部材が所 定の姿勢となるように、 上記のシリ ンダ式ァクチユエ一夕を制御する制 御手段とをそなえ、 この制御手段が、 上記一対のアーム部材のうちの一 方のアーム部材のための第 1 シリ ンダ式ァクチユエ一夕をフィ一ドバッ ク制御する第 1制御系と、 上記一対のアーム部材のうちの他方のアーム 部材のための第 2 シリ ンダ式ァクチユエ一タをフィ一ドバック制御する 第 2制御系とをそなえるとともに、 この第 2制御系におけるフィ一ドバ ック偏差情報に基づいて、 第 1制御系の制御目標値を補正する第 1補正 制御系と、 第 1制御系におけるフィー ドバック偏差情報に基づいて、 第 2制御系の制御目標値を補正する第 2補正制御系とをそなえて構成され たことを特徴としている。 上述のごとく構成された本発明の制御装置では、 制御手段 （第 1， 第 2制御系） が姿勢検出手段で検出された検出結果に基づいて各アーム部 材が所定の姿勢となるように上記の各 （第 1， 第 2 ) ァクチユエ一夕を 制御する際、 第 1， 第 2補正制御系がそれぞれ第 2， 第 1制御系におけ るフィー ドバック偏差情報に基づいて自己 （第 1， 第 2 ) の制御系の制 御目標値を補正するので、 各ァクチユエ一夕の制御状態を相互に考慮し た制御目標値の補正が行なわれ、 各アーム部材はフィ一 ドバック偏差情 報を無く した理想的な状態で動作する。 なお、 姿勢検出手段が、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕の伸縮変位情報を 検出する伸縮変位検出手段として構成されるのが好ましい。 これにより、 本制御装置では、 各アーム部材の姿勢情報を、 シリ ンダ式ァクチユエ一 夕の伸縮変位情報を検出することによって簡便に検出することができる。 また、 第 1補正制御系に、 第 2制御系におけるフィー ドバック偏差情 報から第 1制御系の制御目標値を補正するための第 1補正値を発生する 第 1補正値発生部を設けるとともに、 第 2補正制御系に、 第 1制御系に おけるフィ一ドバック偏差情報から第 2制御系の制御目標値を補正する ための第 2補正値を発生する第 2補正値発生部を設けるように構成して もよい。 このように構成した場合には、 第 1補正制御系に第 1補正値発生部を 設け、 第 2補正制御系に第 2補正値発生部を設けるという簡素な構成で、 第 1制御系の制御目標値を補正するための第 1補正値， 第 2制御系の制 御目標値を補正するための第 2補正値をそれぞれ発生させて、 確実に、 制御目標値の補正を行なうことができる。 さらに、 第 1補正制御系に、 上記の第 1補正値に対して第 1重み係数 を付加する第 1重み係数付加部を設けて構成してもよい。 これにより、 第 1補正制御系では、 第 1制御系の制御目標値を補正するための第 1補 正値を必要に応じて可変にすることができ、 制御目標値の補正を柔軟に 行なうことができる。 また、 第 2補正制御系に、 上記の第 2補正値に対して第 2重み係数を 付加する第 2重み係数付加部を設けて構成してもよい。 これにより、 第 2補正制御系でも、 第 2制御系の制御目標値を補正するための第 2補正 値を必要に応じて可変にすることができ、 制御目標値の補正を柔軟に行 なう ことができる。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体と、 この建設機 械本体に対して、 一端が回動可能に接続されるブームと、 このブームに 対して一端が関節部を介して回動可能に接続されるとともに、 先端が地 面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケツ 卜を他端に枢着されるスティ ックと、 上記の建設機械本体とブームとの間に介装され、 端部間の距離 が伸縮することによりブームを建設機械本体に対して回転させるブーム 油圧シリ ンダと、 上記のブームとスティ ックとの間に介装され、 端部間 の距離が伸縮することにより、 スティ ックをブームに対して回転させる、 スティ ック油圧シリ ンダと、 ブームの姿勢情報を検出するブーム姿勢検 出手段と、 スティ ックの姿勢情報を検出するスティ ック姿勢検出手段と、 ブーム姿勢検出手段の検出結果に基づいて、 ブーム油圧シリ ンダをフィ — ドバック制御するブーム制御系と、 スティ ック姿勢検出手段の検出結 果に基づいて、 スティ ック油圧シリ ンダをフィ一ドバック制御するステ イ ツク制御系と、 このスティ ック制御系におけるフィー ドバック偏差情 報に基づいて、 ブーム制御系の制御目標値を補正するブーム補正制御系 と、 ブーム制御系におけるフィー ドバック偏差情報に基づいて、 スティ ック制御系の制御目標値を補正するスティ ック補正制御系とをそなえて 構成されたことを特徴としている。 上述のごとく構成された本発明の建設機械の制御装置では、 ブーム/ スティ ック制御系が対応するブーム Zスティ ック姿勢検出手段で検出さ れた検出結果に基づいてブーム /スティ ック油圧シリ ンダをフィ一 ドバ ック制御する際、 ブーム/スティ ック補正制御系がそれぞれスティ ック /ブーム制御系におけるフィ一 ドバック偏差情報に基づいて自己の制御 系の制御目標値を補正するので、 常に、 各油圧シリ ンダの制御状態を相 互に考慮した制御目標値の補正が行なわれ、 ブーム， スティ ックはそれ ぞれフィ一 ドバック偏差情報の無い理想的な状態で動作する。 また、 ブーム姿勢検出手段が、 ブーム油圧シリ ンダの伸縮変位情報を 検出するブーム油圧シリ ンダ伸縮変位検出手段として構成されるととも に、 スティ ック姿勢検出手段が、 スティ ック油圧シリ ンダの伸縮変位情 報を検出するスティ ック油圧シリ ンダ伸縮変位検出手段として構成され るのが好ましい。 これにより、 本制御装置では、 ブーム Zスティ ックの姿勢情報を、 ブ —ム Zスティ ック油圧シリ ンダの伸縮変位情報を検出することによって 簡便に検出することができる。 また、 ブーム補正制御系に、 スティ ック制御系におけるフィー ドバッ ク偏差情報からブーム制御系の制御目標値を補正するたためのブーム補 正値を発生するブーム補正値発生部を設けらるとともに、 上記のスティ ック補正制御系に、 ブーム制御系におけるフィ一 ドバック偏差情報から スティ ック制御系の制御目標値を補正するたためのスティ ック補正値を 発生するスティ ック補正値発生部を設けてもよい。 そして、 このような簡素な構成により、 ブーム制御系の制御目標値を 補正するためのブーム補正値， スティ ック制御系の制御目標値を補正す るためのスティ ック補正値をそれぞれ発生して、 確実に、 制御目標値の 補正を行なうことができる。 また、 ブ一ム補正制御系に、 上記のブーム補正値に対してブーム重み 係数を付加するブーム重み係数付加部を設けてもよい。 この場合には、 ブーム補正制御系では、 ブーム制御系の制御目標値を補正するためのブ ーム補正値を必要に応じて可変にすることができ、 制御目標値の補正を 柔軟に行なうことができる。 さらに、 スティ ック補正制御系に、 上記のスティ ック補正値に対して スティ ック重み係数を付加するスティ ック重み係数付加部を設けてもよ い。 これにより、 スティ ック補正制御系でも、 スティ ック制御系の制御 目標値を補正するためのスティ ック補正値を必要に応じて可変にするこ とができ、 制御目標値の補正を柔軟に行なうことができる。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体に装備された関 節式アーム機構を構成する相互に枢着された少なく とも一対のアーム部 材をシリ ンダ式ァクチユエ一夕で駆動する際に、 ァ一ム機構操作部材の 操作位置情報から得られた演算制御目標値に基づいて、 上記の各アーム 部材が所定の姿勢となるように、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕を制御する 建設機械の制御装置において、 自己及び自己以外の他のアーム部材の実 際の姿勢情報から自己のアーム部材のための制御系の実制御目標値を求 め、 実制御目標値と演算制御目標値とから合成制御目標値を求めて、 こ の合成制御目標値に基づいて、 上記一対のアーム部材のうちの所望のァ —ム部材が所定の姿勢となるように、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕を制御 すべく構成されたことを特徴としている。 このような構成により、 本発明の建設機械の制御装置では、 アーム機 構操作部材の操作位置情報から演算により得られる理想とする演算制御 目標値 （アーム部材を目標とする姿勢に制御するための理想的な目標 値） と、 各ァ一ム部材の実際の姿勢から求めた実際の姿勢を考慮した実 制御目標値とを合成した目標値 （合成制御目標値） に基づいて、 所望の アーム部材の姿勢を制御するので、 常に、 実際のアーム部材の姿勢を自 動的に考慮しながらアーム部材の姿勢を制御することができる。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体と、 この建設機 械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を有するとともに、 関節部 を介して相互に接続された少なく とも一対のアーム部材を有する関節式 アーム機構と、 伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動する複数 のシリ ンダ式ァクチユエ一夕を有するシリ ンダ式ァクチユエ一夕機構と、 アーム機構操作部材の操作位置情報から演算制御目標値を求める演算制 御目標値設定手段と、 この演算制御目標値設定手段で得られた演算制御 目標値に基づいて、 上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、 シ リ ンダ式ァクチユエ一夕を制御する制御手段とをそなえ、 さらに、 この 制御手段が、 一対のアーム部材のうちの所望のアーム部材について、 自 己及び自己以外の他のアーム部材の実際の姿勢情報から自己のアーム部 材のための制御系の実制御目標値を求める実制御目標値演算手段と、 こ の実制御目標値演算手段で得られた実制御目標値と演算制御目標値設定 手段で得られた演算制御目標値とから合成制御目標値を求める合成制御 目標値演算手段と、 この合成制御目標値演算手段で得られた合成制御目 標値に基づいて、 上記所望のアーム部材が所定の姿勢となるように、 シ リ ンダ式ァクチユエ一夕を制御する制御系とをそなえて構成されたこと を特徴としている。 このような構成により、 本発明の建設機械の制御装置では、 アーム機 構操作部材の操作位置情報から演算により得られる理想とする演算制御 目標値 （アーム部材を目標とする姿勢に制御するための理想的な目標 値） と、 各アーム部材の実際の姿勢から求めた実際の姿勢を考慮した実 制御目標値とを合成した目標値 （合成制御目標値） に基づいて、 所望の アーム部材のためのシリ ンダ式ァクチユエ一夕を制御するので、 常に、 実際のアーム部材の姿勢を自動的に考慮しながら、 且つ、 簡便にアーム 部材の姿勢を制御することができる。 ここで、 上記の制御系は、 上記の合成制御目標値演算手段で得られた 合成制御目標値とアーム部材姿勢検出手段にて検出された上記各アーム 部材の姿勢情報とに基づいて、 上記の各アーム部材が所定の姿勢となる ように、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕をフィ一 ドバック制御するように構 成すれば、 簡素な構成で、 上記の制御を実現できる。 また、 上記のアーム部材姿勢検出手段は、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕 の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成すれば、 簡便且 つ正確にアーム部材の実際の姿勢を検出することができる。 さらに、 上記の合成制御目標値演算手段は、 実制御目標値及び演算制 御目標値に所定の重み情報を付加して合成制御目標値を求めるように構 成すれば、 状況 （アーム部材の実際の姿勢） に応じて実制御目標値及び 演算制御目標値のいずれを重視して制御を行なうかを変更することがで きる。 また、 上記シリ ンダ式ァクチユエ一夕のための流体圧回路が、 シリ ン ダ式ァクチユエ一夕の伸縮変位速度がシリ ンダ式ァクチユエ一夕に作用 する負荷に依存するようなオープンセンタ型回路である場合には、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕に作用する負荷に応じてシリ ンダ式ァクチユエ一 夕の伸縮変位速度が変化するので、 上述のごとくアーム部材の実際の姿 勢を考慮してシリ ンダ式ァクチユエ一夕を制御することが特に有効とな る。 さらに、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体と、 この建設 機械本体に対して、 一端が回動可能に接続されるブームと、 このブーム に対して一端が関節部を介して回動可能に接続されるとともに、 先端が 地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバゲッ 卜を他端に枢着されるステ イ ツクと、 建設機械本体とブームとの間に介装され、 端部間の距離が伸 縮することによりブームを建設機械本体に対して回転させるブーム油圧 シリ ンダと、 ブームとスティ ックとの間に介装され、 端部間の距離が伸 縮することにより、 ステイ ツクをブームに対して回転させるスティ ック 油圧シリ ンダと、 アーム機構操作部材の操作位置情報からスティ ック制 御のためのスティ ック制御目標値を求めるスティ ック制御目標値設定手 段と、 このスティ ック制御目標値設定手段で得られたスティ ック制御目 標値に基づいて、 スティ ック油圧シリ ンダを制御するスティ ック制御系 とをそなえるとともに、 アーム機構操作部材の操作位置情報からブーム 制御のためのブーム制御目標値を求めるブーム制御目標値設定手段と、 ブーム及びスティ ックの実際の姿勢情報からブーム制御のための実ブー ム制御目標値を求める実ブーム制御目標値演算手段と、 この実ブーム制 御目標値演算手段で得られた実ブーム制御目標値とブーム制御目標値設 定手段で得られたブーム制御目標値とから合成ブーム制御目標値を求め る合成ブーム制御目標値演算手段と、 この合成ブーム制御目標値演算手 段で得られた合成ブーム制御目標値に基づいて、 ブームが所定の姿勢と なるように、 ブーム油圧シリ ンダを制御するブーム制御系とをそなえて 構成されたことを特徴としている。 このような構成により、 本発明の建設機械の制御装置では、 アーム機 構操作部材の操作位置情報から演算により得られる理想とするスティ ッ ク制御目標値， ブーム制御目標値 （スティ ック， ブームをそれぞれ目標 とする姿勢に制御するための理想的な目標値） と、 スティ ック及びブー ムの実際の姿勢から求めた実際の姿勢を考慮したブーム制御のための目 標値 （実ブーム制御目標値） とを合成した目標値 （合成ブーム制御目標 値） に基づいて、 ブーム油圧シリ ンダを制御するので、 常に、 実際のブ ーム及びスティ ックの姿勢を自動的に考慮しながら、 且つ、 簡便にブ一 ムの姿勢を制御することができる。 ここで、 上記のスティ ック制御系を、 スティ ック制御目標値とスティ ック姿勢検出手段にて検出されたスティ ックの姿勢情報とに基づいて、 スティ ック油圧シリ ンダをフィー ドバック制御するように構成するとと もに、 上記のブーム制御系を、 合成ブーム制御目標値とブーム姿勢検出 手段にて検出されたブームの姿勢情報とに基づいて、 ブームが所定の姿 勢となるように、 ブーム油圧シリ ンダをフィ一ドバック制御するように 構成すれば、 簡素な構成で、 上記の制御を実現できる。 また、 上記のスティ ック姿勢検出手段を、 スティ ック油圧シリ ンダの 伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成するとともに、 上 記のブーム姿勢検出手段を、 ブーム油圧シリ ンダの伸縮変位情報を検出 する伸縮変位検出手段として構成すれば、 簡便且つ正確にスティ ック及 びブームの実際の姿勢を検出することができる。 さらに、 上記の実ブーム制御目標値演算手段は、 上記ブーム及びステ ィ ックの実際の姿勢情報からバケツ 卜の歯先位置情報を演算するバケツ 卜歯先位置演算部と、 このバケツ 卜歯先位置演算手段で得られたバケツ 卜の歯先位置情報から実ブーム制御目標値を求める実ブーム制御目標値 演算部とをそなえて構成すれば、 バケツ 卜の歯先位置が所定の姿勢 （位 置） となるようにブーム （ブーム油圧シリ ンダ） を制御することができ る。 また、 上記の合成ブーム制御目標値演算手段は、 実ブーム制御目標値 及びブーム制御目標値に所定の重み情報を付加して合成ブーム制御目標 値を求めるように構成すれば、 状況 （ブーム及びスティ ッ クの実際の姿 勢） に応じて実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値のいずれを重視 して制御を行なうかを変更することができる。 なお、 上記の合成ブーム制御目標値演算手段で付加される重み情報が、 0以上 1以下の数値をとるように設定すれば、 実ブーム制御目標値及び ブーム制御目標値のいずれを重視するかを簡便に変更することができる また、 上記の合成ブーム制御目標値演算手段は、 上記のブーム制御目 標値に第 1重み係数を付加するとともに、 上記の実ブーム制御目標値に 第 2の重み係数を付加して、 合成ブーム制御目標値を求めるように構成 すれば、 各目標値の重み係数をブーム及びスティ ックの実際の姿勢に応 じて個別に変更することができる。 このとき、 上記の合成ブーム制御目標値演算手段で付加される上記の 第 1重み係数及び第 2重み係数が、 共に 0以上 1以下の数値をとるよう に設定すれば、 各目標値を簡便に変更することができる。 また、 このとき、 上記の第 1重み係数及び第 2重み係数の和が 1 とな るように設定すれば、 いずれかの重み係数を設定するだけで、 実ブーム 制御目標値及びブーム制御目標値のいずれを重視するかを設定すること ができる。 なお、 上記の合成ブーム制御目標値演算手段で付加される第 1重み係 数を、 スティ ック油圧シリ ンダの伸長量が大きくなるほど小さくなるよ うに設定すれば、 スティ ック油圧シリ ンダの伸長量が大きくなるほど実 ブーム制御目標値を重視した制御が行なわれる。 また、 上記のブーム油圧シリ ンダ及びスティ ック油圧シリ ンダのため の油圧回路が、 各シリ ンダの伸縮変位速度がシリ ンダに作用する負荷に 依存するようなオープンセンタ型回路である場合には、 油圧シリ ンダに 作用する負荷に応じてシリ ンダ式ァクチユエ一夕の伸縮変位速度が変化 するので、 上述のごとくブーム及びスティ ックの実際の姿勢を考慮して 油圧シリ ンダを制御することが特に有効となる。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 原動機で駆動されるポンプと 制御弁機構とを少なく も有する流体圧回路に接続されポンプからの吐出 圧で動作するシリ ンダ式ァクチユエ一夕で、 建設機械本体に装備された 関節式アーム機構を駆動する際に、 検出された関節式アーム機構の姿勢 情報に基づいて、 制御弁機構に制御信号を供給することにより、 関節式 アーム機構が所定の姿勢となるように、 シリ ンダ式ァクチユエ一タを制 御するものにおいて、 原動機におけるポンプの吐出能力変動要因が検出 されると、 その吐出能力変動要因に応じて前記制御信号を補正するよう に構成されたことを特徴としている。 上述した建設機械の制御装置では、 原動機におけるポンプの吐出能力 変動要因が検出されると、 その吐出能力変動要因に応じて制御弁機構へ の制御信号が補正されるので、 ポンプの吐出能力変動要因が生じてもそ の変動に応じた制御弁機構の制御がなされ、 その変動に迅速に対応して シリ ンダ式ァクチユエ一夕が制御されその動作速度を確保することがで きる。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体と、 この建設機 械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を有するとともに関節部を 介して相互に接続された少なく とも一対のァ一ム部材を有する関節式ァ —ム機構と、 伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動する複数の シリ ンダ式ァクチユエ一夕を有するシリ ンダ式ァクチユエ一夕機構と、 このシリ ンダ式ァクチユエ一タ機構に対して作動流体の給排を行なって シリ ンダ式ァクチユエ一夕機構のシリ ンダ式ァクチユエ一夕に伸縮動作 を行なわせるべく原動機で駆動されるポンプと制御弁機構とを少なく と も有する流体圧回路と、 各アーム部材の姿勢情報を検出する姿勢検出手 段と、 この姿勢検出手段で検出された検出結果に基づき各アーム部材が 所定の姿勢となるように制御弁機構へ制御信号を供給してシリ ンダ式ァ クチユエ一タを制御する制御手段とをそなえるとともに、 原動機におけ るポンプの吐出能力変動要因を検出する変動要因検出手段をそなえ、 制 御手段に、 変動要因検出手段によってポンプの吐出能力変動要因が検出 されるとその吐出能力変動要因に応じて前記制御信号を補正する補正手 段を設けたことを特徴としている。 この場合、 原動機を回転出力型原動機として構成するとともに、 変動 要因検出手段を原動機の回転数情報を検出する手段として構成し、 且つ、 補正手段を、 変動要因検出手段によって原動機の回転数情報が変動した ことが検出されるとこれに応じて前記制御 ί言号を補正するように構成し てもよい。 また、 補正手段を、 原動機の基準回転数情報を設定する基準回転数設 定手段と、 この基準回転数設定手段で設定された基準回転数情報と変動 要因検出手段で検出された原動機の実回転数情報との偏差を演算する偏 差演算手段と、 この偏差演算手段で得られた偏差に応じて前記制御信号 を補正するための補正情報を演算する補正情報演算手段とから構成して もよい。 さらに、 補正情報演算手段が、 偏差演算手段で得られた偏差に応じて 前記制御信号を補正するための補正情報を記憶する記憶手段を有して構 成されていてもよい。 上述した建設機械の制御装置では、 変動要因検出手段により原動機に おけるポンプの吐出能力変動要因が検出されると、 補正手段により、 そ の吐出能力変動要因に応じて、 制御手段から制御弁機構への制御信号が 補正されるので、 ポンプの吐出能力変動要因が生じてもその変動に応じ た制御弁機構の制御がなされ、 その変動に迅速に対応してシリ ンダ式ァ クチユエ一夕が制御されその動作速度を確保することができる。 このとき、 原動機が回転出力型原動機であれば、 変動要因検出手段に より原動機の回転数情報を検出することで、 原動機の回転数情報の変動 が原動機におけるポンプの吐出能力変動要因として検出され、 補正手段 では、 その原動機の回転数情報の変動に応じて前記制御信号が補正され る。 また、 補正手段では、 偏差演算手段により、 基準回転数設定手段で設 定された基準回転数情報と変動要因検出手段で検出された原動機の実回 転数情報との偏差が演算され、 その偏差に応じて、 補正情報演算手段に より前記制御信号を補正するための補正情報が演算される。 さらに、 偏差演算手段で得られた偏差に応じて前記制御信号を補正す るための補正情報を記憶手段に予め記憶させておく ことにより、 補正情 報演算手段では、 偏差演算手段で得られた偏差に応じた補正情報を記憶 手段から読み出して、 補正情報の算出を行なうことができる。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体に装備された関 節式アーム機構を構成するアーム部材を、 伸縮変位速度が負荷に応じて 変動するシリ ンダ式ァクチユエ一夕で駆動する際に、 制御目標値に基づ いて、 関節式アーム機構が所定の姿勢となるように、 シリ ンダ式ァクチ ユエ一タを制御する建設機械の制御装置において、 シリ ンダ式ァクチュ エー夕の負荷が所定値以上の場合に、 制御目標値を低減して、 シリ ンダ 式ァクチユエ一夕の伸縮変位速度を低減させるように、 シリ ンダ式ァク チユエ一夕を制御すべく構成されたことを特徴としている。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体と、 この建設機 械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を有するとともに、 関節部 を介して相互に接続された少なく とも一対のアーム部材を有する関節式 アーム機構と、 伸縮変位速度が負荷に応じて変動するように伸縮動作を 行なうことによりァ一ム機構を駆動する複数のシリ ンダ式ァクチユエ一 夕を有するシリ ンダ式ァクチユエ一夕機構と、 アーム機構操作部材の操 作位置情報から制御目標値を求める制御目標値設定手段と、 この制御目 標値設定手段で得られた制御目標値に基づいて、 上記の各アーム部材が 所定の姿勢となるように、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕を制御する制御手 段と、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕の負荷状態を検出するァクチユエ一夕 負荷検出手段とをそなえ、 上記の制御手段が、 ァクチユエ一夕負荷検出 手段で検出されたシリ ンダ式ァクチユエ一夕の負荷が所定値以上の場合 に、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕の負荷状態に応じ、 制御目標値設定手段 で設定された制御目標値を低減させて、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕によ る伸縮変位速度を低減させる第 1補正手段を有していることを特徴とし ている。 上述のような構成によれば、 アーム部材を駆動するシリ ンダ式ァクチ ユエ一夕の負荷が所定値以上の場合に、 制御目標値を低減してその伸縮 変位速度を低減させるようにこのァクチユエ一夕を制御するので、 ァク チユエ一夕の負荷が急激に抜けた （軽くなつた） 場合でも、 その伸縮変 位を急激に変動させることなく極めてスムーズに制御することができ、 これにより、 所望の建設作業における仕上げ精度を大幅に向上させるこ とができる。 さらに、 上記の各アーム部材の姿勢情報を検出する姿勢検出手段をそ なえるとともに、 制御手段が、 制御目標値設定手段で得られた制御目標 値と姿勢検出手段で検出された上記の各アーム部材の姿勢情報とに基づ いて、 上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、 シリ ンダ式ァク チユエ一タをフィードバック制御するように構成してもよい。 このような構成によれば、 制御目標値とアーム部材の姿勢情報とに基 づいて、 アーム部材が所定の姿勢となるように、 上記のァクチユエ一タ をフィ一ドバック制御すれば、 より正確にアーム部材が所定の姿勢とな るように制御することができるので、 さらに所望の建設作業における仕 上げ精度を向上させることができる。 さらには、 アーム部材姿勢検出手段を、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕の 伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成してもよい。 この 場合には、 姿勢情報を、 極めて簡素な構成で簡便に得られるので、 本制 御装置の簡素化に大いに寄与する。 また、 制御手段が、 制御目標値に基づいて、 上記の各ァ一ム部材が所 定の姿勢となるように、 少なく とも比例動作要素及び積分動作要素を有 するフィー ドバック制御系にてシリ ンダ式ァクチユエ一夕を制御する手 段として構成されるとともに、 ァクチユエ一夕負荷検出手段で検出され たシリ ンダ式ァクチユエ一夕の負荷が所定値以上の場合に、 シリ ンダ式 ァクチユエ一夕の負荷状態に応じ、 積分動作要素によるフィ一 ドバック 制御を規制する第 2補正手段を有するように構成してもよい。 このように構成した場合には、 上記のァクチユエ一夕の負荷が所定値 以上の場合には、 その負荷状態に応じて、 積分動作要素によるァクチュ エー夕のフィ一 ドバック制御を規制するようにすれば、 必要最低限のァ クチユエ一夕の伸縮変位速度を比例動作要素により確保 （維持） しつつ、 上記の伸縮変位速度が積分動作要素により増大し続けてしまうことを確 実に防止することができる。 従って、 所望の建設作業を高精度に、 且つ、 効率良く行なわせることができる。 また、 第 1補正手段が、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕の負荷の増大に伴 い、 制御目標値の低減量を増大させて、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕によ る伸縮変位速度を低減させるように構成してもよい。 この場合には、 簡 易な設定で、 極めてスムーズにァクチユエ一夕の伸縮変位速度を低減(変化） させることができるので、 本制御装置の簡素化と性能向上に大 いに寄与する。 さらに、 第 2補正手段が、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕の負荷の増大に 応じ、 積分動作要素によるフィ一 ドバック制御の規制量を増大させるよ うに構成してもよい。 これにより、 簡易な設定で極めて迅速に、 積分動 作要素によるァクチユエ一夕の伸縮変位速度の増大を抑止することがで きるので、 この場合も、 本制御装置の簡素化と性能向上に大いに寄与す る。 また、 制御手段が、 ァクチユエ一夕負荷検出手段で検出されたシリ ン ダ式ァクチユエ一夕の負荷が所定値以上の状態から所定値より小さい状 態となる過渡状態下では、 ァクチユエ一タ負荷検出手段で得られた検出 結果の変化を緩慢にする積分手段を通じて得られた結果に基づいて、 シ リ ンダ式ァクチユエ一夕による伸縮変位速度を増大させる第 3補正手段 をそなえるように構成してもよい。 このような構成によれば、 ァクチユエ一夕の負荷が急に抜けた場合で も、 その伸縮変位速度を緩慢に増大させることができるので、 アーム部 材を極めてスムーズに制御して所望の建設作業の仕上げ精度を大幅に向 上させることができる。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体と、 この建設機 械本体に対して、 一端が回動可能に接続されるブームと、 このブームに 対して一端が関節部を介して回動可能に接続されるとともに、 先端が地 面を掘削し内部に土砂を収容可能なバゲッ トを他端に枢着されるスティ ックと、 建設機械本体とブームとの間に介装され、 端部間の距離が伸縮 することによりブームを建設機械本体に対して回転させるブーム油圧シ リ ンダと、 ブームとスティ ックとの間に介装され、 端部間の距離が伸縮 することにより、 ステイ ツクをブームに対して回転させる、 スティ ック 油圧シリ ンダと、 アーム機構操作部材の操作位置情報から制御目標値を 求める制御目標値設定手段と、 この制御目標値設定手段で得られた制御 目標値に基づいて、 バケツ 卜が所定の移動速度で移動するように、 上記 のブーム油圧シリ ンダ及びスティ ック油圧シリ ンダを制御する制御手段 と、 上記のブーム油圧シリ ンダ又はスティ ック油圧シリ ンダの負荷状態 を検出する油圧シリ ンダ負荷検出手段とをそなえ、 制御手段が、 油圧シ リ ンダ負荷検出手段で検出されたいずれかのシリ ンダ負荷が所定値以上 の場合に、 シリ ンダ負荷状態に応じ、 制御目標値設定手段で設定された 制御目標値を低減させて、 上記のブーム油圧シリ ンダ及びスティ ック油 圧シリ ンダによるバゲッ 卜移動速度を低減させる第 4補正手段を有して いることを特徴としている。 このような構成により、 各油圧シリ ンダの負荷が所定値以上の場合に、 制御目標値を低減してその伸縮変位速度を低減させるようにこの油圧シ リ ンダを制御するので、 油圧シリ ンダの負荷が急激に抜けた （軽くなつ た） 場合でも、 その伸縮変位を急激に変動させることなく極めてスム一 ズに制御することができ、 これにより、 所望の建設作業における仕上げ 精度を大幅に向上させることができる。 また、 ブームの姿勢情報を検出するブーム姿勢検出手段と、 ステイ ツ クの姿勢情報を検出するスティ ック姿勢検出手段とをそなえるとともに、 制御手段が、 制御目標値設定手段で得られた制御目標値と上記のブーム 姿勢検出手段及びスティ ック姿勢検出手段で検出された上記のブーム及 びスティ ックの姿勢情報とに基づいて、 バケツ 卜が所定の移動速度で移 動するように、 上記のブーム油圧シリ ンダ及びステイ ツク油圧シリ ンダ をフィ一 ドバック制御するように構成してもよい。 この場合には、 制御目標値とブーム， スティ ックの姿勢情報とに基づ いて、 バケツ 卜が所定の移動速度で移動するように油圧シリ ンダをフィ — ドバック制御すれば、 より正確にブーム， スティ ックが所定の姿勢と なるように制御することができるので、 さらに所望の建設作業における 仕上げ精度を向上させることができる。 さらに、 スティ ック姿勢検出手段を、 スティ ック油圧シリ ンダの伸縮 変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成するとともに、 ブーム 姿勢検出手段を、 ブーム油圧シリ ンダの伸縮変位情報を検出する伸縮変 位検出手段として構成してもよい。 これにより、 姿勢情報を極めて簡素 な構成で簡便に得られるので、 本制御装置の簡素化に大いに寄与する。 また、 制御手段を、 制御目標値に基づいて、 バケツ 卜が所定の移動速 度で移動するように、 少なく とも比例動作要素及び積分動作要素を有す るフィー ドバック制御系にて、 上記のブーム油圧シリ ンダ及びスティ ッ ク油圧シリ ンダを制御する手段として構成するとともに、 油圧シリ ンダ 負荷検出手段で検出されたいずれかのシリ ンダ負荷が所定値以上の場合 に、 シリ ンダ負荷状態に応じ、 積分動作要素によるフィー ドバック制御 を規制する第 5補正手段を有するように構成してもよい。 この場合には、 必要最低限の油圧シリ ンダの伸縮変位速度を比例動作 要素により確保 （維持） しつつ、 上記の伸縮変位速度が積分動作要素に より増大し続けてしまうことを確実に防止することができる。 従って、 所望の建設作業を高精度に、 且つ、 効率良く行なわせることができる。 さらに、 第 4補正手段が、 シリ ンダ負荷の増大に伴い、 制御目標値の 低減量を増大させて、 バケツ 卜移動速度を低減させるように構成した場 合には、 簡易な設定で、 極めてスムーズにバケツ ト移動速度を低減 （変 ィ匕） させることができるので、 本制御装置の簡素化と性能向上に大いに 寄与する。 また、 第 5補正手段が、 シリ ンダ負荷の増大に応じ、 積分動作要素に よるフィー ドバック制御の規制量を増大させるように構成した場合には 簡易な設定で極めて迅速に、 積分動作要素によるバケツ 卜移動速度の増 大を抑止することができるので、 この場合も、 本制御装置の簡素化と性 能向上に大いに寄与する。 さらに、 制御手段が、 油圧シリ ンダ負荷検出手段で検出されたいずれ かのシリ ンダ負荷が所定値以上の状態から所定値より小さい伏態となる 過渡状態下では、 油圧シリ ンダ負荷検出手段で得られた検出結果の変化 を緩慢にする積分手段を通じて得られた結果に基づいて、 上記のブーム 油圧シリ ンダ及びスティ ック油圧シリ ンダによるバケツ 卜移動速度を増 犬させる第 6補正手段をそなえるように構成してもよい。 このように構成した場合には、 油圧シリ ンダの負荷が急に抜けた場合 でも、 バケツ 卜移動速度を緩慢に増大させることができるので、 アーム 部材を極めてスムーズに制御して所望の建設作業の仕上げ精度を大幅に 向上させることができる。 なお、 上記の積分手段として、 ローパスフィルタを用いれば、 極めて 簡素な構成で且つ容易に上記の制御を実現することができる。 また、 本制御装置は、 上記のァクチユエ一夕 （油圧シリ ンダ） のため の液圧回路 （油圧回路） がァクチユエ一夕 （油圧シリ ンダ） の伸縮変位 速度がそのァクチユエ一夕 （油圧シリ ンダ） に作用する負荷に依存する ようなオープンセンタ型回路である場合に、 極めて有効で、 常に、 ァク チユエ一タ （油圧シリ ンダ） の伸縮変位を急激に変動させることなく極 めてスムーズに制御することができる。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体に装備された関 節式アーム機構の先端に枢着された作業部材を、 シリ ンダ式ァクチユエ 一夕で駆動する際に、 操作部材の操作位置情報から求められる制御目標 値に基づいて、 作業部材が所定の姿勢となるように、 比例動作要素， 積 分動作要素及び微分動作要素を有するフィ一ドバック制御系にてシリ ン ダ式ァクチユエ一夕を制御する建設機械の制御装置において、 操作部材 の操作位置が非動作位置であって、 且つ、 フィー ドバック制御系の制御 偏差が所定値以上という第 1条件を満たす場合には、 上記の比例動作要 素， 微分動作要素及び積分動作要素によるフィ一ドバック制御を施す一 方、 上記の第 1条件を満たさない場合には、 積分動作要素によるフィ ー ドバック制御を禁止して上記の比例動作要素及び微分動作要素によるフ ィ一 ドバック制御を施すように構成されていることを特徴としている。 また、 本発明の建設機械の制御装置は、 建設機械本体と、 この建設機 械本体に関節式アーム機構を介して取り付けられた作業部材と、 伸縮動 作を行なうことにより作業部材を駆動するシリ ンダ式ァクチユエ一夕を 有するシリ ンダ式ァクチユエ一夕機構と、 操作部材の操作位置情報から 制御目標値を求める制御目標値設定手段と、 作業部材の姿勢情報を検出 する姿勢検出手段と、 制御目標値設定手段で得られた制御目標値と姿勢 検出手段で検出された作業部材の姿勢情報とに基づいて、 作業部材が所 定の姿勢となるように、 比例動作要素， 積分動作要素及び微分動作要素 を有するフィ一 ドバック制御系にてシリ ンダ式ァクチユエ一夕を制御す る制御手段と、 操作部材の操作位置が非動作位置であるかどうかを検出 する操作位置検出手段と、 フィー ドバック制御系の制御偏差が所定値以 上であるかどうかを検出する制御偏差検出手段とをそなえ、 制御手段が、 操作位置検出手段によつて検出された操作部材の操作位置が非動作位置 であって、 且つ、 制御偏差検出手段によって検出されたフィードバック 制御系の制御偏差が所定値以上という第 1条件を満たす場合には、 上記 の比例動作要素， 微分動作要素及び積分動作要素によるフィ一 ドバック 制御を施す第 1制御手段と、 上記の第 1条件を満たさない場合には、 積 分動作要素によるフィ一ドバック制御を禁止して、 上記の比例動作要素 及び微分動作要素によるフィ一 ドバック制御を施す第 2制御手段とをそ なえて構成されていることを特徴としている。 なお、 姿勢検出手段をシリ ンダ式ァクチユエ一夕の伸縮変位情報を検 出する伸縮変位検出手段として構成してもよい。 また、 関節式アーム機構を、 相互に関節部を介して枢着されたブーム 及びスティ ックからなり、 且つ、 作業部材が、 スティ ックに枢着される とともに、 先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケツ 卜として 構成してもよい。 このような構成により、 操作部材が動作位置にある間は積分動作要素 によるフィー ドバック制御が禁止されるので、 積分動作要素に起因して シリ ンダ式ァクチユエ一夕の制御目標値が大きく変動することを抑止で きる。 従って、 操作部材が非動作位置で、 且つ、 制御偏差が所定値以上 の場合に、 比例動作要素および微分動作要素によるフィ一 ドバック制御 に積分動作要素によるフィ ー ドバック制御を加えれば、 比例動作要素お よび微分動作要素によるフィ一 ドバック制御のみでは完全にゼロにでき ない制御偏差を極めて迅速にゼロに近づけることができるので、 作業部 材を素早く正確に所望の姿勢に制御することが可能になり、 極めて精度 高く作業部材を制御することができる。 図面の簡単な説明 F I G . 1は本発明の第 1実施形態にかかる制御装置を搭載した油圧 ショベルを示す模式図である。 F I G . 2は本発明の第 1実施形態にかかる制御システム構成を概略 的に示す図である。 F I G . 3は本発明の第 1実施形態にかかる制御装置の制御系の全体 構成を概略的に示す図である。 F I G . 4は本発明の第 1実施形態にかかる制御システムの全体構成 を示す図である。 F I G . 5は本発明の第 1実施形態にかかる制御装置のプロック線図 で'ある。 F I G . 6は本発明の第 1実施形態にかかる制御装置の要部を示す模 式的なブロック図である。 F I G . 7は本発明の第 1実施形態にかかる制御装置の制御特性を示 す図である。 F I G. 8は本発明の第 1実施形態が適用される油圧ショベルの動作 部分の概略図である。 F I G. 9は本発明の第 1実施形態が適用される油圧ショベルの動作 を示す概略図である。 F I G. 1 0は本発明の第 1実施形態が適用される油圧ショベルの動 作を示す概略図である。 F I G. 1 1は本発明の第 1実施形態が適用される油圧ショベルの動 作を示す概略図である。 F I G. 1 2は本発明の第 1実施形態が適用される油圧ショベルの動 作を示す概略図である。 F I G. 1 3は本発明の第 1実施形態が適用される油圧ショベルの動 作を示す概略図である。 F I G. 1 4は従来の一般的な油圧ショベルの概略構成を示す図であ る。 F I G. 1 5は本発明の第 2実施形態にかかる要部制御ブロック図で ある。 F I G. 1 6は本発明の第 2実施形態にかかる制御装置の制御ゲイン の補正の特性を説明するための図である。 F I G. 1 7は本発明の第 2実施形態にかかる制御装置の制御ゲイン の補正の特性を説明するための図である。 F I G. 1 8は本発明の第 2実施形態にかかる制御装置の制御ゲイン の補正の特性を説明するための図である。 F I G. 1 9は本発明の第 2実施形態にかかる制御装置の制御ゲイン の補正の特性を説明するための図である。 F I G. 2 0は本発明の第 3実施形態にかかる要部制御ブロック図で ある。 F I G. 2 1は本発明の第 3実施形態にかかる要部機能に着目した制 御プロック図である。 F I G. 2 2 (a) は本発明の第 3実施形態にかかる動作を説明する ための図であつて、 目標シリ ンダ位置と実シリ ンダ位置との偏差の一例 を示す図である。 F I G. 2 2 (b) は本発明の第 3実施形態にかかる動作を説明する ための図であって、 目標値の修正例を示す図である。 F I G. 2 3は本発明の第 4実施形態にかかる制御システムの全体構 成を示す図である。 F I G. 2 4は本発明の第 4実施形態にかかる要部制御プロック図で ある。 F I G. 2 5は本発明の第 4実施形態にかかる要部制御プロック図で ある。 F I G. 2 6は本発明の第 4実施形態にかかる重み係数付加部の特性 を説明するための図である。 F I G. 2 7は本発明の第 5実施形態にかかる要部制御ブロック図で ある。 F I G. 2 8は本発明の第 5実施形態にかかる重み係数の設定例を示 す図である。 F I G. 2 9は本発明の第 6実施形態にかかる制御装置の全体構成を 概略的に示すプロック図である。 F I G. 3 0は本発明の第 6実施形態にかかる制御装置における補正 回路の機能的な構成を示すブロック図である。 F I G. 3 1は本発明の第 7実施形態にかかる要部制御ブロック図で ある。 F I G . 3 2は本発明の第 7実施形態にかかる目標シリ ンダ速度補正 部の特性を説明するための図である。 F I G . 3 3は本発明の第 7実施形態にかかる Iゲイン補正部の特性 を説明するための図である。 F I G . 3 4は本発明の第 8実施形態にかかる要部制御ブロック図で ある。 F I G . 3 5は本発明の第 8実施形態にかかる要部制御ブロック図で ある。 F I G . 3 6は本発明の第 8実施形態が適用される油圧ショベルの動 作部分の概略図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 図面により、 本発明の実施の形態について説明する。

( 1 ) 第 1実施形態の説明

まず、 本発明の第 1実施形態にかかる建設機械の制御装置について説 明すると、 本実施形態の建設機械の制御装置は、 半自動制御モー ド時の 作業開始時や作業終了時に操作レバー等が急操作されても、 油圧シリ ン ダへの指令値の変化が滑らかなものとなるようにしたものである。

ここで、 本実施形態にかかる建設機械としての油圧ショベルは、 F I G . 1に示すように、 左右に無限軌条部 5 0 0 Aを有する下部走行体 5 0 0上に、 運転操作室 6 0 0付き上部旋回体 （建設機械本体） 1 0 0が 水平面内で回転自在に設けられている。

そして、 この上部旋回体 1 0 0に対して、 一端が回動可能に接続され るブーム （アーム部材） 2 0 0が設けられ、 更にブーム 2 0 0に対して. 一端が関節部を介して回動可能に接続されるスティ ック （アーム部材） 3 0 0が設けられている。 さらに、 スティ ック 3 0 0に対して、 一端が関節部を介して回動可能 に接続され、 先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケツ 卜 （作 業部材） 4 0 0が設けられている。

このように、 本実施形態では、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0及び バケツ 卜 4 0 0により、 関節式アーム機構が構成される。 即ち、 上部旋 回体 1 0 0に一端部を枢着され他端側にバケツ 卜 4 0 0を有するととも に、 関節部を介して相互に接続された一対のアーム （ブーム 2 0 0， ス ティ ック 3 0 0 ) を少なく とも有する関節式アーム機構が構成されるこ とになる。

また、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕としてのブーム油圧シリ ンダ 1 2 0， スティ ック油圧シリ ンダ 1 2 1， バケツ 卜油圧シリ ンダ 1 2 2 (以下、 ブーム油圧シリ ンダ 1 2 0をブームシリ ンダ 1 2 0又は単にシリ ンダ 1 2 0ということがあり、 スティ ック油圧シリ ンダ 1 2 1をスティ ックシ リ ンダ 1 2 1又は単にシリ ンダ 1 2 1 ということがあり、 ノ、'ケッ 卜油圧 シリ ンダ 1 2 2をバゲッ トシリ ンダ 1 2 2又は単にシリ ンダ 1 2 2 とい うことがある） が設けられている。

ここで、 ブームシリ ンダ 1 2 0は、 その一端が上部旋回体 1 0 0に対 して回動可能に接続されるとともに、 他端がブーム 2 0 0に対して回動 可能に接続されている。 即ち、 ブームシリ ンダ 1 2 0は、 上部旋回体 1 0 0とブーム 2 0 0との間に介装されて、 端部間の距離が伸縮すること により、 ブーム 2 0 0を上部旋回体 1 0 0に対して回動させることがで きるものである。

また、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1は、 その一端がブーム 2 0 0に対し て回動可能に接続されるとともに、 他端がスティ ック 3 0 0に対して回 動可能に接続されている。 即ち、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1は、 ブーム 2 0 0とスティ ック 3 0 0との間に介装されて、 端部間の距離が伸縮す ることにより、 スティ ック 3 0 0をブーム 2 0 0に対して回動させるこ とができるものである。

さらに、 ノくケッ 卜シリ ンダ 1 2 2は、 その一端がスティ ック 3 0 0に 対して回動可能に接続されるとともに、 他端がバケツ ト 4 0 0に対して 回動可能に接続されている。 即ち、 バケツ トシリ ンダ 1 2 2は、 スティ ック 3 0 0とバケツ 卜 4 0 0 との間に介装されて、 端部間の距離が伸縮 することにより、 バケツ 卜 4 0 0をスティ ック 3 0 0に対して回動させ ることができるものである。 なお、 バケツ 卜油圧シリ ンダ 1 2 2の先端 部には、 リ ンク機構 1 3 0が設けられている。

このように上記の各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2で、 伸縮動作を行なうこ とによりアーム機構を駆動する複数のシリ ンダ式ァクチユエ一夕を有す るシリ ンダ式ァクチユエ一タ機構が構成される。

なお、 図示しないが、 左右の無限軌条部 5 0 O Aをそれぞれ駆動する 油圧モータや、 上部旋回体 1 0 0を旋回駆動する旋回モータも設けられ ている。

ところで、 F I G. 2に示すように、 シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2や上記 の油圧モ一夕や旋回モータのための油圧回路 （流体圧回路） が設けられ ており、 この油圧回路には、 エンジン 7 0 0によって駆動されるポンプ 5 1 , 5 2や主制御弁 （メインコン トロールバルブ） 1 3， 1 4， 1 5 等が介装されている。

また、 主制御弁 1 3 , 1 4， 1 5を制御するために、 パイロッ 卜油圧 回路が設けられており、 このパイロッ 卜油圧回路には、 エンジン 7 0 0 によって駆動されるパイロッ トポンプ 5 0 , 電磁比例弁 3 A， 3 B, 3 C , 電磁切替弁 4 A, 4 B, 4 C, セレクタ弁 1 8 A， 1 8 B, 1 8 C 等が介装されている。 なお、 F I G. 2において、 各構成要素管を接続 するラインが実線である場合には、 そのラインが電気系統であることを 示し、 各構成要素管を接続するラインが破線である場合には、 そのライ ンが油圧系統であることを示している。

ところで、 電磁比例弁 3 A, 3 B, 3 Cを介して、 主制御弁 1 3， 1 4， 1 5を制御することにより、 制御したいモー ドに応じて、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0， バケツ 卜 4 0 0が所望の伸縮変位となるよう に制御するコントローラ （制御手段） 1が設けられている。 なお、 この コントローラ 1は、 マイクロプロセッサ， R OMや R AM等のメモリ， 適宜の入出力ィンタフヱ一スなどで構成される。

そして、 このコントローラ 1へは種々のセンサからの検出信号 （設定 信号を含む） が入力されるようになっており、 コン トローラ 1は、 これ らのセンサからの検出信号に基づき、 上記の制御を実行するようになつ ている。 なお、 このようなコン トローラ 1による制御を半自動制御とい う力 、 半自動掘削モー ドにおいても、 掘削中に手動にてバケツ 卜角及び 目標法面高さの微調整は可能である。

上記の半自動制御のモー ドとしては、 バゲッ 卜角制御モ一 ド （F I G. 9参照） ， 法面掘削モード （バケツ ト歯先直線掘削モー ド又はレイキン グモード） （F I G. 1 0参照） ， 法面掘削モー ドとバケツ ト角制御モ ― ドとを組み合わせたスム一ジングモー ド （F I G. 1 1参照） ， バケ ッ 卜角自動復帰モー ド （オー トリターンモー ド） （F I G. 1 2参照） 等がある。

ここで、 バゲッ ト角制御モー ドは、 F I G. 9に示すように、 スティ ック 3 0 0及びブーム 2 0 0を動かしてもバゲッ 卜 4 0 0の水平方向 (垂直方向） に対する角度 （バケツ 卜角） が常に一定に保たれるモー ド で、 このモー ドは、 F I G. 2に示すディスプレイスィッチパネル、 又 は、 目標法面角設定器付きモニタパネル （以下、 単にモニタパネルとい う） 1 0上のバケツ 卜角制御スィツチを ONにすると、 実行される。 な お、 バケツ 卜 4 0 0が手動にて動かされた時、 このモ一 ドは解除され、 バケツ 卜 4 0 0が止まった時点でのバケツ 卜角が新しいバケツ 卜保持角 として記憶される。

法面掘削モー ドは、 F I G . 1 0に示すように、 バゲッ 卜 4 0 0の歯 先 1 1 2が直線的に動くモー ドである。 但し、 この場合はバケツ 卜シリ ンダ 1 2 2は作動せず、 したがって、 バケツ 卜 4 0 0の移動に伴いバゲ ッ 卜角 ø (法面に対するバケツ 卜 4 0 0の歯先 1 1 2の角度） が変化す ることになる。

法面掘削モ一ド +バケツ 卜角制御モー ド （スム一ジングモ一ド） は、 F I G . 1 1に示すように、 バケツ 卜 4 0 0の歯先 1 1 2が直線的に動 くモー ドであり、 バケツ 卜角 øも掘削中一定に保たれる。

バゲッ ト自動復帰モードは、 F I G . 1 2に示すように、 パケッ ト角 が予め設定された角度に自動的に復帰するモー ドであり、 復帰バケツ 卜 角はモニタパネル 1 0によって設定される。 このモー ドは、 操作レバ一 6上のバケツ 卜自動復帰スター トスィツチ 7を O Nにすると開始するよ うになつており、 バケツ 卜 4 0 0が予め設定された角度まで復帰した時 点でこのモードは解除される。 なお、 操作レバ一 6は、 ブーム 2 0 0及 びバケツ 卜 4 0 0の両方を操作するための操作部材であり、 以下、 ブー ム操作レバ一又はブーム/バゲッ ト操作レバ一という。

さらに、 上記の法面掘削モー ド及びスム一ジングモー ドは、 モニタパ ネル 1 0上の半自動制御スィツチを O Nにし、 かつ、 スティ ック操作レ バー 8上の法面掘削スィツチ 9を O Nにし、 スティ ック操作レバ一 8 と ブーム/バゲッ 卜操作レバ一 6の両方又はどちらか一方が動かされた時 に、 開始されるようになっている。 なお、 目標法面角はモニタパネル 1 0上のスィツチ操作にて設定される。

また、 法面掘削モー ド， スム一ジングモー ドでは、 スティ ック操作レ バー 8の操作量により目標法面角に対して平行方向のバゲッ ト歯先移動 速度が設定され、 ブーム Zバケツ ト操作レバー 6の操作量により目標法 面角に対して垂直方向のバケッ 卜歯先移動速度が設定されるようになつ ている。

したがって、 スティ ック操作レバー 8を操作すると、 目標法面角に沿 つて、 バケツ 卜歯先 1 1 2が直線移動を開始し、 掘削中にブーム Zバゲ ッ 卜操作レバ一 6を動かすことによって、 手動による目標法面高さの微 調整が可能となる。

また、 スティ ック操作レバ一 8とブームノバケッ 卜操作レバー 6とを 同時に操作した場合は設定斜面 （法面） に対して、 平行及び垂直方向の 合成べク トルによりバケツ ト歯先 1 1 2の移動方向とその速度が決定さ れることになる。

また、 法面掘削モー ド， スム一ジングモー ドでは、 ブーム/バケツ 卜 操作レバ一 6を操作することによって掘削中のバゲッ 卜角を微調整する ほか、 目標法面高さも変更することができる。 すなわち、 この半自動掘 削モードにおいても、 掘削中に手動にてバケツ ト角及び目標法面高さの 微調整を行なうことができるのである。

なお、 このシステムでは、 手動モー ドも可能であるが、 この手動モ一 ドでは、 従来の油圧ショベルと同等の操作が可能となるほかに、 バケツ ト歯先 1 1 2の座標表示が可能である。

また、 半自動制御システム全体のサ一ビス · メ ンテナンスを行なうた めのサ一ビスモ一 ドも用意されており、 このサービスモー ドはコン卜ロ ーラ 1に外部ターミナル 2を接続することによって行なわれる。 そして、 このサ一ビスモードによって、 制御ゲインの調整ゃ各センサの初期化等 が行なわれる。

ところで、 コントローラ 1に接続される各種センサとして、 F I G . 2に示すように、 圧力スィッチ 1 6， 圧力センサ 1 9， 2 8 A , 2 8 B , レゾルバ （角度センサ） 2 0〜 2 2 , 傾斜角センサ 2 4等が設けられて おり、 更にコントローラ 1には、 エンジンポンプコントローラ 2 7や 0 N— 0 F Fスィッチ 7 , 9やモニタパネル 1 0が接続されている。 なお、 外部ターミナル 2は、 制御ゲインの調整や各センサの初期化時等に、 コ ン卜ローラ 1に接続される。

なお、 エンジンポンプコン卜ローラ 2 7は、 エンジン回転数センサ 2 3からのエンジン回転数情報を受けてエンジン 7 0 0を制御するもので、 コントローラ 1 との間で協調情報を相互にやり取りできるようになって いる。 又、 レゾルバ 2 0〜2 2での検出信号は、 信号変換器 （変換手 段） 2 6を介してコン 卜ローラ 1へ人力されるようになっている。

圧力センサ 1 9は、 スティ ック 3 0 0用の操作レバ一 8及びブーム 2 0 0用の操作レバ一 6から主制御弁 1 3， 1 4， 1 5に接続されたパイ ロッ 卜配管に取り付けられており、 パイロッ 卜配管内のパイロッ 卜油圧 を検出するセンサである。 かかるパイロッ 卜配管内のパイロッ 卜油圧は、 操作レバ一 6， 8の操作量によって変化するため、 この油圧を計測する ことで操作レバー 6， 8の操作量を推定できるようになっている。

圧力センサ 2 8 A , 2 8 Bはブ一ムシリ ンダ 1 2 0及びスティ ックシ リ ンダ 1 2 1に供給される油圧を検出することで、 各シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の伸縮状態を検出するものである。

圧力スィツチ 1 6は、 操作レバ一 6， 8のパイ口ッ 卜配管にセレクタ 1 7等を介して取り付けられており、 操作レバ一 6， 8の操作位置が中 立か否かを検出するための中立検出用スィツチとして設けられている。 そして、 操作レバ一 6， 8が中立状態の時には、 圧力スィッチ 1 6の出 力が 0 F Fとなり、 操作レバー 6 , 8が操作される （非中立状態の時） と、 圧力スィッチ 1 6の出力が O Nとなるようになつている。 なお、 こ の圧力スィツチ 1 6は上記圧力センサ 1 9の異常検出や手動 Z半自動制 御モー ドの切替用としても利用される。

レゾルバ 2 0は、 ブーム 2 0 0の建設機械本体 1 0 0への枢着部 （関 節部） に設けられ、 ブーム 2 0 0の姿勢を検出する （モニタする） 第 1 角度センサとして機能するものである。 また、 レゾルバ 2 1は、 スティ ック 3 0 0のブーム 2 0 0への枢着部 （関節部） に設けられ、 スティ ッ ク 3 0 0の姿勢を検出する （モニタする） 第 2角度センサとして機能す るものである。 また、 レゾルバ 2 2は、 リ ンク機構枢着部に設けられて バゲッ 卜 4 0 0の姿勢を検出する （モニタする） 第 3角度センサとして 機能するもので、 これらのレゾルバ 2 0〜 2 2により、 アーム機構の姿 勢を角度情報で検出する角度検出手段が構成される。

信号変換器 （変換手段） 2 6は、 レゾルバ 2 0で得られた角度情報を ブームシリ ンダ 1 2 0の伸縮変位情報に変換し、 レゾルバ 2 1で得られ た角度情報をスティ ックシリ ンダ 1 2 1の伸縮変位情報に変換し、 レゾ ルバ 2 2で得られた角度情報をバケツ トシリ ンダ 1 2 2の伸縮変位情報 に変換するもの、 即ち、 レゾルバ 2 0〜 2 2で得られた角度情報を対応 するシリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の伸縮変位情報に変換するもので、 このた め、 この信号変換器 2 6は、 各レゾルバ 2 0〜 2 2からの信号を受ける 入カインタフヱ一ス 2 6 A , 各レゾルバ 2 0〜 2 2で得られた角度情報 に対応するシリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の伸縮変位情報を記憶するルックァ ップテーブル 2 6 B— 1を含むメモリ 2 6 B， 各レゾルバ 2 0〜 2 2で 得られた角度情報に対応するシリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の伸縮変位情報を 求めシリ ンダ伸縮変位情報をコン卜ローラ 1に通信しうる主演算装置 ( C P U ) 2 6 C , 主演算装置 （C P U ) 2 6 Cからのシリ ンダ伸縮変 位情報を送出する出カインタフヱ一ス 2 6 D等をそなえて構成されてい る。 ところで、 各レゾルバ 2 0〜 2 2で得られた角度情報 6 bm， st， θ bkに対応するシリ ンダ : I 2 0〜 1 2 2の伸縮変位情報 λ bm, λ st， λ bk は余弦定理を用いて次式で求めることができる。

λ bm= [ 1 0 1 1 0 2 + L 1 0 1 1 1 1 一

— 2 L i。i i。2 . L i。iiii C O s ( >bm+ A xbm ) j ^{1 / 2}

(1-1)

A St= C L 1 0 3 1 0 4 ² + L 1 0 4 1 0 5 ²

— 2 L ₁₀₃₁₀₄ · L _{10 J 1}。₅ c o s 0st〕 ¹ (1-2)

A bk = [ L 1 06 1 0 7 ² H" L 1 0 7 1 09 ²

- 2 L , o B i o 7 · L , o 7 1 o 9 c o s 0 bk] ^1/2 (1-3) ここで、 上式において、 L i iは固定長、 Axbm は固定角を表し、 しの 添字 i j は節点 i , j 間の情報を有する。 例えば L _{l ( 1 Q2}は節点 1 0 1 と節点 1 0 2 との距離を表す。 なお、 ここでは、 節点 1 0 1の位置を X y座標の原点とする （F I G. 8参照） 。

もちろん、 各レゾルバ 2 0〜 2 2で角度情報 0bra， Θ st, 0 bkが得ら れる毎に、 上式を演算手段 （例えば C P U 2 6 C) で演算してもよい。 この場合は、 C P U 2 6 じが、 各レゾルバ 2 0〜 2 2で得られた角度情 報から角度情報に対応するシリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の伸縮変位情報を演 算により求める演算手段を構成することになる。

なお、 信号変換器 2 6で変換された信号は、 半自動制御時のフィー ド バック制御用に利用されるほか、 バケツ 卜歯先 1 1 2の位置計測 Z表示 用座標を計測するためにも利用される。

また、 半自動制御モー ドにおけるバケツ 卜歯先 1 1 2の位置は、 油圧 ショベルの上部旋回体 1 0 0のある 1点を原点として演算されるが、 上 部旋回体 1 0 0がフロン ト リ ンケージ方向に傾斜した時、 制御演算上の 座標系を車両傾斜分だけ補正することが必要になる。 傾斜センサ 2 4は- この座標系を補正するために設けられている。

また、 前述したように、 電磁比例弁 3 A〜 3 Cは、 コン トローラ 1力、 らの制御信号を受けて、 パイロッ 卜ポンプ 5 0から供給される油圧を制 御するようになっており、 この油圧を切替弁 4 A〜 4 C又はセレクタ弁 1 8 A〜 1 8 Cを通して主制御弁 1 3， 1 4 , 1 5に作用させることに より、 主制御弁 1 3 , 1 4， 1 5のスプール位置が制御され、 目標シリ ンダ速度が得られるようになっている。

また、 切替弁 4 A〜 4 Cを手動モー ド側に切り替えることで、 手動に より各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 1を制御することができるようになつてい る。

なお、 スティ ック合流調整比例弁 1 1は目標シリ ンダ速度に応じた油 量を得るために 2つのポンプ 5 1， 5 2の合流度合を調整するものであ る。

また、 スティ ック操作レバー 8には、 O N— O F Fスィッチ （法面掘 削スィッチ） 9が取り付けられており、 オペレータがこのスィッチを操 作することによって、 半自動制御モー ドの選択又は非選択が実行される。 そして、 半自動制御モードが選択されると、 上述したようにバケツ 卜歯 先 1 1 2を直線的に動かすことができるようになるのである。

さらに、 ブーム/バケツ 卜操作レバ一 6には、 O N— O F Fスィッチ (バゲッ ト自動復帰スター トスィッチ） 7が取り付けられており、 オペ レー夕がこのスィッチ 7を〇Nすることによって、 バケツ 卜 4 0 0を予 め設定された角度に自動復帰させることができるようになつている。 安全弁 （セーフティバルブ） 5は電磁比例弁 3 A ~ 3 Cに供給される パイロッ ト圧を断続するためのもので、 この安全弁 5が 0 N状態の時の みパイ口ッ ト圧が電磁比例弁 3 A〜 3 Cに供給されるようになっている。 したがって、 半自動制御上、 何らかの故障があった場合等は、 この安全 弁 5を 0 F F状態にすることにより、 速やかに半自動制御を停止するこ とができる。

ところで、 エンジン 7 0 0の回転速度はォペレ一夕が設定したェンジ ンスロッ トルの位置によって異なり、 更にエンジンスロッ トルが一定で あっても負荷によってエンジン回転速度は変化する。 ポンプ 5 0， 5 1， 5 2 はエンジン 7 0 0に直結されているので、 エンジン回転速度が変化 すると、 ポンプ吐出量も変化するため、 主制御弁 1 3 , 1 4 , 1 5のス プール位置が一定であっても、 シリ ンダ速度はエンジン回転速度の変化 に応じて変化してしまう。 そこで、 これを補正すべくエンジン 7 0 0に エンジン回転速度センサ 2 3が取り付けられているのである。 すなわち、 エンジン回転速度が低い時は、 バケツ ト歯先 1 1 2の目標移動速度を遅 くするようになっている。

モニタパネル 1 0は、 目標法面角 a ( F I G . 8 , F I G . 1 3参 照） やバケツ 卜復帰角の設定器として使用されるほか、 バケツ 卜歯先 1 1 2の座標や計測された法面角 αあるいは計測された 2点座標間距離の 表示器としても使用されるようになっている。 なお、 このモニタパネル 1 0は、 操作レバ一 6， 8 とともに運転操作室 6 0 0内に設けられる。 すなわち、 本実施形態にかかるシステムにおいては、 従来のパイロッ 卜油圧ラインに圧力センサ 1 9及び圧力スィツチ 1 6を組込み、 操作レ バー 6 , 8の操作量を検出し、 レゾルバ 2 0 , 2 1， 2 2を用いてフィ —ドバック制御を行なうものであり、 かかる制御は、 各シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2毎に独立した多自由度フィ― ドバック制御ができるよう な構成となっている。 これにより、 圧力補償弁等の油器の追加が不要と なる。 なお、 上部旋回体 1 0 0の傾斜による影響は車両傾斜角センサ 2 4により補正される。 また、 切替スィッチ 9によりオペレータは任意に モード （半自動モー ド及び手動モー ド） を選択できるようになつている ほか、 目標法面角《を設定することもできるようになっているのである 次に、 コントローラ 1において行なわれる半自動制御モード （バケツ 卜自動復帰モードを除く） の制御アルゴリズムについて F I G. 4を用 いて説明する。

すなわち、 最初に、 目標法面設定角， スティ ックシリ ンダ 1 2 1及び ブームシリ ンダ 1 2 0を制御するパイロッ 卜油圧， 車両傾斜角， ェンジ ン回転速度の情報に基づいてバケツ ト歯先 1 1 2の移動速度及び方向を 演算する。 次に、 これらの情報に基づいて、 各シリ ンダ 1 2 0, 1 2 1 , 1 2 2の目標速度を演算する。 この時、 エンジン回転速度の情報は、 シ リ ンダ速度の上限を決定するために用いられる。

また、 コント口一ラ 1は、 F I G. 3， F I G. 4に示すように、 各 シリ ンダ 1 2 0, 1 2 1 , 1 2 2毎に独立した制御部 1 A， I B, 1 C をそなえており、 各制御は、 F I G. 4に示すように、 独立した制御フ ィ一ドバックループとして構成され、 互いに干渉し合うことがないよう になっている。

また、 閉ループ制御 （F I G. 4参照） 内の補償構成は、 各制御部 1 A, 1 B, 1 Cとも、 F I G. 5に示すように、 変位， 速度についての フィー ドバックループとフィー ドフォヮ一 ドループの多自由度構成とな つている。

すなわち、 目標速度が与えられると、 フィードバックループ処理に関 しては、 目標速度とシリ ンダ速度 （シリ ンダ位置の時間微分） のフィ一 ドバック情報との偏差に所定のゲイン Kv p (符号 6 2参照） を掛ける ルー卜と、 目標速度を一旦積分して （F I G. 5の積分要素 6 1参照） - この目標速度積分情報と変位フィードバック情報との偏差に所定のゲイ ン Κρ ρ (符号 6 3参照） を掛けるルートと、 上記目標速度積分情報と 変位フィ一ドバック情報との偏差に所定のゲイン Kp i (符号 6 4参 照） を掛け更に積分 （符号 6 6参照） を施すルー トによる処理がなされ、 更にフィー ドフォヮ一 ドル一プ処理に関しては、 目標速度に所定のゲイ ン K f (符号 6 5参照） を掛けるルー 卜による処理がなされるようにな つている。

なお、 上記のゲイン K V p， K p p , Kp i , Κ ίの値は、 ゲインス ケジユーラ 7 0によって可変しうるようになっている。

また、 非線形除去テーブル Ί 1が、 電磁比例弁 3 Α〜 3 Cや主制御弁 1 3〜 1 5等の非線形性を除去するために設けられているが、 この非線 形除去テーブル 7 1を用いた処理は、 テーブルルックアップ手法を用い ることにより、 コンピュータにて高速に行なわれるようになつている。 ところで、 F I G. 3， F I G. 4に示すように、 コン トローラ 1内 には、 ブームシリ ンダ 1 2 0用の制御部 1 Aと、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1用の制御部 1 Bと、 バゲッ トシリ ンダ 1 2 2用の制御部 1 Cとがそ れぞれ独立して設けられているが、 このうち、 ブームシリ ンダ 1 2 0用 の制御部 1 A及びスティックシリ ンダ 1 2 1用の制御部 1 Bには、 F I G. 6に示すような目標移動速度設定手段 1 0 0 aが設けられている。 なお、 F I G. 6は制御部 1 Bに着目したブロック図であるが、 ブーム シリ ンダ 1 2 0の制御部 1 Aについても、 F I G. 6と同様の構成とな つている。

ここで、 本発明の要部としての目標移動速度設定手段 1 0 0 aについ て説明すると、 この目標移動速度設定手段 1 0 0 aは、 半自動制御モー ドによる作業開始時や作業終了時に、 オペレータが操作レバ一 6， 8を 急操作しても油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の制御弁3八， 3 Bへの指令 値がステツプ状に変化するのを防止すべく設けられたものである。

すなわち、 このような目標移動速度設定手段 1 0 0 aを設けない場合 は、 半自動制御モードの作業開始時等にオペレータが操作レバ一 6， 8 を急操作すると、 電磁弁 3 A〜 3 Cに対する制御信号がステップ状に急 激に変化してしまうのである。 この場合、 主制御弁 （メインコン ト口一 ルバルブ） 1 3 , 1 4， 1 5の作動が、 電磁弁 3 A〜 3 Cから送出され るパイロッ 卜圧に追従できなくなり、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の作 動が振動や衝撃等をともなって円滑に作動を開始したり終了することが できなるなるのである。

これは、 半自動制御モー ド時には、 操作レバ一 6， 8の操作量に応じ て、 スティ ック 3 0 0やブーム 2 0 0の作動速度が決定されるようにな つているからであるが、 このような事態を回避するには、 操作レバー 6， 8が急操作されてもバケツ 卜歯先 1 1 2の移動速度が徐々に増加 （ラン プアップ） するように設定したり、 ローパスフィルタを介して滑らかな 速度変化を与えることが考えられる。

しかしながら、 F I G . 5を用いて説明したように、 各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の主制御弁 1 3〜 1 5への制御信号は、 シリ ンダ位置を時間 微分した情報 （シリ ンダ速度情報） をフィードバックしているので、 上 述のランプアップ処理等を施しても、 やはり操作レバー 6， 8を急操作 した場合にはブームシリ ンダ 1 2 0ゃスティ ックシリ ンダ 1 2 1への制 御信号 （指令値） がステップ状に変化してしまい、 ブーム 2 0 0， ステ イ ツク 3 0 0， バゲッ ト 4 0 0が滑らかに作動を開始できなくなるので ある。

そこで、 本発明では、 コントローラ 1内の各制御部 1 A , 1 B内に目 標移動速度設定手段 1 0 0 aを設けて、 このような半自動制御モー ドの 作業開始時や作業終了時に、 操作レバ一 6， 8が急激に操作されても、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2及びブーム 2 0 0ゃスティ ック 3 0 0力く スム一ズに作動するように構成されているのである。

ここで、 目標移動速度設定手段 1 0 0 aは、 F I G . 6に示すように- 目標移動速度出力部 1 0 2 と、 記憶部 （メモリ） 1 0 3と、 比較部 1 0

4 とをそなえている。

このうち、 目標移動速度出力部 1 0 2は、 操作レバ一 6， 8の位置に 応じた油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の目標移動速度デ一夕 （第 1の目標 移動速度データ） を出力するものである。 すなわち、 目標移動速度出力 部 1 0 2では、 操作レバー 6 , 8の操作位置と油圧シリ ンダ 1 2 0， 1

2 1の目標移動速度との関係が線形的に設定されており、 操作レバ一 6，

8の操作位置がダイレク 卜に油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1の目標移動速 度として反映されるようになっている。

また、 記憶部 1 0 3は、 半自動制御モー ドの作業開始時及び作業終了 時に、 操作レバー 6， 8による目標移動速度特性が時間微分しても同種 の特性となるような目標移動速度データ （第 2の目標移動速度デ一夕） を記憶したものである。

ここで、 F I G . 7に示すように、 本実施形態においては、 この記憶 部 1 0 3には半自動制御モードの作業開始時及び作業終了時に、 バケツ ト歯先 1 1 2の移動速度が余弦波特性 （ c o sカーブ） となるような目 標移動速度データが記憶されている。

このように、 半自動制御モー ドの作業開始時及び作業終了時に目標移 動速度特性が時間微分しても同種の特性となるように設定しているのは、 各シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1を駆動する制御弁 1 3， 1 4力^ F I G . 4

， F I G . 5に示すように、 シリ ンダ速度情報 （即ち、 シリ ンダ位置の 微分情報） をフィー ドバックしているためである。

すなわち、 このような設定により、 目標移動速度からフィー ドバック された速度情報も、 目標移動速度情報の特性 （例えば c o sカーブ） と 同種の特性 （ s i nカーブ） とすることができ、 このフィー ドバック情 報を加味した制御信号が非連続的 （ステップ状） に変化することがなく、 各電磁弁 3 A〜 3 Cを連続的に動作させることができ、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2を滑らかに作動させることができるのである。

したがって、 例えば半自動制御モー ドの作業開始時に、 ォペレ一夕が、 操作レバ一 6， 8を急激に操作した場合であっても、 制御弁 1 3 , 1 4 への指令値 （制御信号） を連続的な特性とすることができるのである。 なお、 この記憶部 1 0 3に記憶される目標移動速度データ （第 2の目 標移動速度データ） は、 F I G . 7に示すような余弦波特性に限定され るものではなく、 微分しても同種の特性となるようなデ一夕であれば他 のもの （例えば、 s i nカーブや自然対数カーブ） であってもよいが、 作動の応答性等を考慮すると余弦波特性に設定するのが好ましい。

また、 比較部 1 0 4は、 上記の記憶部 1 0 3から出力されたデ一夕と 目標移動速度出力部 1 0 2から出力されたデータとを比較して、 このう ち小さい方のデータを目標移動速度情報として出力するものである。 なお、 このような比較部 1 0 4及び目標移動速度出力部 1 0 2を設け ているのは、 以下の理由による。

すなわち、 本装置は、 半自動制御モー ドの作業開始時等に操作レバ一 6， 8を急操作した場合にブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0， バケツ 卜 4 0 0や各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2を滑らかに作動させるためのも のであり、 このような観点であれば、 記憶部 1 0 3だけを設ければよく、 必ずしもこのような目標移動速度出力部 1 0 2や比較部 1 0 4を設ける 必要はないが、 例えば、 熟練したオペレータが操作を行なう場合には、 このような記憶部 1 0 3による油圧シリ ンダの制御より も適した状態に 操作レバー 6， 8を操作することが考えられる。

このような場合には、 オペレータの操作を優先させて各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2を作動させた方が操作性が良く、 また、 この場合には、 記憶部 1 0 3から出力されるデ一夕を用いて各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の制御を行なう必要性もほとんどない。

そこで、 上述のような比較器 1 0 4を設け、 目標移動速度出力部 1 0 2から得られるデータ （即ち、 操作レバ一 6 , 8の操作状態） と記憶部 1 0 3から出力されたデータとのうち、 小さい方のデータ、 即ち、 目標 移動速度の変化が小さい方のデータを目標移動速度情報として出力する ようになつているのである。

本発明の第 1実施形態にかかる建設機械の制御装置は、 上述のように 構成されているので、 油圧ショベルを用いて、 F I G . 1 3に示すよう な目標法面角 αの法面掘削作業を半自動制御により行なう際に、 上記の ような半自動制御機能を実現することができるのである。

すなわち、 油圧ショベルに搭載されたコン トローラ 1へ種々のセンサ からの検出信号 （目標法面角 αの設定情報を含む） が入力されると、 こ のコントローラ 1では、 これらのセンサからの検出信号 （信号変換器 2 6を介したレゾルバ 2 0〜2 2での検出信号も含む） と操作レバ一 6 , 8の操作状態とに基づいて、 電磁比例弁 3 Α , 3 Β , 3 Cに対する制御 信号を設定する。

そして、 主制御弁 1 3 , 1 4， 1 5力 <、 上記電磁比例弁 3 Α , 3 Β ,

3 Cからのパイ口ッ 卜油圧に応じて作動することで、 ブーム 2 0 0， ス ティ ック 3 0 0， バケツ 卜 4 0 0が所望の伸縮変位となるように制御さ れ、 これにより、 上記のような半自動制御が実行されるのである。 また、 この半自動制御に際しては、 まず、 目標法面設定角， ステイ ツ クシリ ンダ 1 2 1及びブ一ムシリ ンダ 1 2 0を制御する操作レバ一 6 , 8の操作状態に基づいて設定されるパイ口ッ 卜油圧や車両傾斜角ゃェン ジン回転速度等の情報によりバケツ ト歯先 1 1 2の移動速度及び方向を 求め、 この情報に基づいて各シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2の目標速 度を演算するのである。 この時エンジン回転速度の情報は、 シリ ンダ速 度の上限を決定する時必要となる。 また、 このような制御は、 各油圧シ リ ンダ 1 2 0, 1 2 1 , 1 2 2毎に独立したフィー ドバックループとし て構成されているので、 互いに干渉し合うことはない。

特に、 本装置では、 コン トローラ 1に F I G. 5に示すような目標移 動速度設定手段 1 0 0 aを設けているので、 半自動制御モー ドでの作業 開始時や作業終了時に、 オペレータが操作レバ一 6， 8を急激に操作し ても、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0， ノくケッ 卜 4 0 0が滑らかに作 動する。

すなわち、 F I G. 4， F I G. 5に示すように、 コン トローラ 1内 には、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の位置を時間微分した情報がフィ ー ドバックされるが、 本発明では、 F I G. 6， F I G. 7に示すよう に、 このフィー ドバックされる微分情報と、 操作レバ一 6， 8により設 定される作業開始時及び作業終了時の目標移動速度特性とが、 同種の特 性となるように目標移動速度の特性が記憶部 1 0 3にて設定されている ので、 各電磁弁 3 A〜 3 Cに対して出力される制御信号が連続的なもの となり、 制御信号がステツプ状に急激に変化するようなことが抑制され る。

したがって、 半自動制御での作業開始時や作業終了時に、 主制御弁 1 3 , 1 4， 1 5の作動が、 電磁弁 3 A〜 3 Cから送出されるパイロッ ト 圧に追従できなくなるような事態を回避することができ、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0， バゲッ ト 4 0 0を滑らかに作動させることができる のである。

また、 本装置では、 F I G. 5に示すように、 操作レバー 6， 8の位 置に応じた油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の目標移動速度データ （第 1の 目標移動速度データ） を出力する目標移動速度出力部 1 0 2、 及び記憶 部 1 0 3から出力されたデータと目標移動速度出力部 1 0 2から出力さ れたデータ （第 2の目標移動速度データ） とを比較して、 このうち小さ い方のデータを目標移動速度情報として出力する比較部 1 0 4 とが設け られているので、 例えば、 熟練したォペレ一夕が記憶部 1 0 3による油 圧シリ ンダの制御よりも適した状態に操作レバ一 6 , 8を操作する場合 には、 オペレータによる操作が優先されて、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2が作動制御されるので、 操作性を損なうこともない。

なお、 この半自動制御システムにおける目標法面角 の設定は、 モニ タパネル 1 0上のスィッチによる数値入力による方法， 2点座標入力法, バケツ 卜角度による入力法によりなされ、 同じく半自動制御システムに おけるバケツ 卜復帰角の設定は、 モニタパネル 1 0上のスィッチによる 数値入力による方法， バケツ 卜移動による方法によりなされる力く、 いず れも公知の手法が用いられる。

また、 上記各半自動制御モー ドとその制御法は、 レゾルバ 2 0〜2 2 で検出された角度情報を信号変換器 2 6でシリ ンダ伸縮変位情報に変換 したものに基づいて、 次のようにして行なわれる。

まず、 バケツ 卜角度制御モ一 ド （F I G . 9参照） では、 バケツ 卜 4 0 0 と X軸となす角 （バゲッ ト角） øを任意の位置で一定となるように、 バケツ 卜シリ ンダ 1 2 2長さを制御する。 このとき、 バケツ トシリ ンダ 長さス bkは、 ブームシリ ンダ長さ I bm， スティ ックシリ ンダ長さス st及 び上記のバケツ 卜角度 øをパラメ一タとして求めることができる。

スム一ジングモー ド （F I G . 1 1参照） では、 バケツ 卜角度 は一 定に保持されるので、 バケツ ト歯先位置 1 1 2 と節点 1 0 8は平行に移 動する。 まず、 節点 1 0 8が X軸に対して平行に移動する場合 （水平掘 肖 IJ ) について述べると、 次のようになる。

すなわち、 この場合は、 掘削を開始するリ ンケージ姿勢における節点 1 0 8の座標を （X _{1 () 8} ， y ) とし、 この時のリ ンケージ姿勢にお けるブームシリ ンダ 1 2 0 とスティ ック シリ ンダ 1 2 1のシ リ ンダ長さ を求め、 X !。 が水平に移動するようにブーム 2 0 0とスティ ック 3 0 0の速度関係を求める。 なお、 節点 1 0 8の移動速度はスティ ック操作 レバー 8の操作量によって決定される。

また、 節点 1 0 8の平行移動を考えた場合、 微小時間 Δ t後の節点 1 0 8の座標は （χ _{1 () 8} + Δ X , y ) で表わされる。 Δ Xは移動速度 によって決まる微小変位である。 したがって、 χ _{1 0 8} に Δ χを考慮する ことで、 A t後の目標ブーム及びスティ ックシリ ンダの長さが求められ る。

法面掘削モー ド （F I G . 1 0参照） では、 スム一ジングモ一 ドと同 様の要領で制御が行なわれるが、 移動する点が節点 1 0 8からバケツ 卜 歯先位置 1 1 2へ変更され、 更にバケツ トシリ ンダ長さえ bkが固定され ることを考慮した制御となる。

また、 車両傾斜センサ 2 4による仕上げ傾斜角の補正については、 フ ロントリ ンケージ位置の演算は F I G . 8における節点 1 0 1を原点と した X y座標系で行なわれる。 したがって、 車両本体が x y平面に対し て傾斜した場合、 上記 x y座標が地面 （水平面） 対して傾き、 地面に対 する目標傾斜角が変化してしまう。 これを補正するため、 車両に傾斜角 センサ 2 4を取り付け、 この傾斜角センサ 2 4によって、 車両本体が X y平面に対して だけ傾斜していることが検出された場合、 だけ加算 した値と置き直すことによって補正される。

エンジン回転速度センサ 2 3による制御精度悪化の防止については、 以下のとおりである。 即ち、 目標バケツ ト歯先速度の補正については、 目標バケツ 卜歯先速度はスティ ック及びブーム操作レバ一 6 , 8の操作 位置とエンジン回転速度で決定される。 また、 油圧ポンプ 5 1， 5 2は エンジン 7 0 0に直結されているため、 エンジン回転速度が低い時、 ポ ンプ吐出量も減少し、 シリ ンダ速度が減少してしまう。 そのため、 ェン ジン回転速度を検出し、 ポンプ吐出量の変化に合うように目標バケツ 卜 歯先速度を算出しているのである。

また、 目標シリ ンダ速度の最大値の補正については、 目標シリ ンダ速 度はリ ンケージの姿勢及び目標法面傾斜角によって変化することと、 ポ ンプ吐出量がエンジン回転速度の低下に伴い減少する場合、 最大シリ ン ダ速度も減少させる必要があることとを考慮した補正が行なわれる。 な お、 目標シリ ンダ速度が最大シリ ンダ速度を越えた時は、 目標バケツ 卜 歯先速度を減少して、 目標シリ ンダ速度が最大シリ ンダ速度を越えない ようにする。

以上、 種々の制御モー ドとその制御法について説明したが、 いずれも シリ ンダ伸縮変位情報に基づいて行なう手法で、 この手法による制御内 容については公知である。 すなわち、 本実施形態にかかるシステムでは、 レゾルバ 2 0〜 2 2で角度情報を検出したのちに、 角度情報を信号変換 器 2 6でシリ ンダ伸縮変位情報に変換しているので、 以降は公知の制御 手法を使用できるのである。

このようにして、 コントローラ 1にて、 各種の制御がなされるが、 本 実施形態にかかるシステムでは、 レゾルバ 2 0〜 2 2で検出された角度 情報信号が、 信号変換器 2 6でシリ ンダ変位情報に変換されて、 コン卜 ローラ 1へ入力されるので、 従来のように、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0 , バケツ 卜 4 0 0用シリ ンダの各伸縮変位を検出するための高価 なス 卜ロークセンサを使用しなくても、 従来の制御系で使用していたシ リ ンダ伸縮変位を用いた制御を実行することができる。 これにより、 コ ス 卜を低く抑えながら、 バゲッ 卜 4 0 0の位置と姿勢を正確に且つ安定 して制御しうるシステムを提供しうるのである。

また、 フィー ドバック制御ループが各シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2毎に独立しており、 制御アルゴリズムが変位、 速度およびフィー ドフ ォワードの多自由制御としているので、 制御系を簡素化できるほか、 油 圧機器の非線型性をテーブルルツクアツプ手法により高速に線形化する ことができるので、 制御精度の向上にも寄与している。

さらに、 車両傾斜センサ 2 4により車両傾斜の影響を補正したり、 ェ ンジン回転速度を読み込むことにより、 エンジンスロッ トルの位置及び 負荷変動による制御精度の悪化を補正しているので、 より正確な制御の 実現に寄与している。

また、 外部ターミナル 2を用いてゲイン調整等のメインテナンスもで きるので、 調整等が容易であるという利点も得られる。

さらに、 圧力センサ 1 9等を用いてパイロッ 卜圧の変化により、 操作 レバ一 7， 8の操作量を求め、 更に従来のオープンセン夕バルブ油圧シ ステムをそのまま利用しているので、 圧力補償弁等の追加を必要としな い利点があるほか、 目標法面角設定器付モニタ 1 0でバケツ 卜歯先座標 をリアルタイムに表示することもできる。 また、 安全弁 5を用いた構成 により、 システムの異常時における異常動作も防止できる。

また、 コン 卜ローラ 1の記憶部 1 0 3に記憶される目標移動速度デ一 夕 （第 2の目標移動速度データ、 F I G . 6参照） は、 F I G . 7に示 すような余弦波特性に限定されるものではなく、 微分しても同種の特性 となるようなデータであれば他のもの （例えば、 s i n力一ブゃ自然対 数カーブ） であってもよいが、 作動の応答性等を考慮すると余弦波特性 に設定するのが好ましい。

また、 この第 1実施形態では、 作業開始時の目標移動速度特性及び作 業終了時の目標移動速度特性がともに同じ特性 （即ち、 余弦波特性） に 設定されているが、 微分しても同種の特性となるものであれば、 作業開 始時と作業終了時とで、 目標移動速度特性を異ならせてもよい。 ( 2 ) 第 2実施形態の説明

次に、 第 2実施形態にかかる建設機械の制御装置について、 主に F I G . 1 5〜F I G . 1 9を用いて説明する。 なお、 この第 2実施形態が 適用される建設機械の全体構成は上述した第 1実施形態において F I G . 1等を用いて説明した内容と同様であり、 建設機械の制御系の概略構成 は上述した第 1実施形態において F I G . 2〜F I G . 4を用いて説明 した内容と同様であり、 また、 この建設機械の代表的な半自動モー ドの 態様については上述した第 1実施形態において F I G . 9〜F I G . 1 4を用いて説明した内容と同様であるので、 これらに相当する部分につ いては説明を省略し、 以下では、 主に第 1実施形態に対して異なる部分 について説明する。

さて、 この第 2実施形態では、 各油圧シリ ンダの負荷変動や作動油の 温度変化に対して安定した制御を行なえるようにしたものである。

すなわち、 半自動制御のうち、 法面掘削モー ドによりバケツ 卜歯先位 置を直線的に移動させる作業 （水平均し作業等） では、 地面の形状や掘 削量等により掘削作業中の油圧シリ ンダ 1 2 0〜1 2 2の負荷が変動し てしまうことが考えられ、 このような場合には、 従来の P I D制御では、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜1 2 2の位置決め精度やバケツ 卜歯先位置の軌跡 精度を悪化させてしまうおそれがあった。

また、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2に対してフィ一ドバック制御を行 なう場合、 作動油の温度変化にともなう制御対象 （例えば油圧シリ ンダ 1 2 0〜1 2 2や油圧回路内に設けられた電磁弁） の動特性の変動が閉 ループの制御性能に影響を与えてしまい、 制御系の安定性が低下するこ とも考えられる。

このような事態を回避するためには、 閉ループの制御ゲインを小さく し、 ゲイン余裕や位相余裕を大きくすればよいが、 このようにすると、 結果として油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の位置決め精度やバケツ 卜歯先 位置の軌跡精度を悪化させてしまうことが考えられる。

本発明の第 2実施形態にかかる建設機械の制御装置は、 このような課 題を解決すべく構成されたものであり、 各油圧シリ ンダの負荷変動や作 動油の温度変化に対して安定した制御を行なえるようにしたものである。

まず、 F I G . 1 5を用いて、 この第 2実施形態においてコン トロー ラ 1で行なわれる半自動制御モー ド （バケツ 卜自動復帰モー ドを除く） の制御アルゴリズムについて説明すると、 コン トローラ 1内には、 目標 値設定手段 8 0が設けられており、 操作レバー 6 , 8の位置に応じてブ —ム 2 0 0やバケツ 卜 4 0 0等の目標速度 （目標動作情報） が設定され るようになっている。

すなわち、 最初に、 バケツ 卜歯先 1 1 2の移動速度及び方向を、 目標 法面設定角， スティ ックシリ ンダ 1 2 1及びブームシリ ンダ 1 2 0を制 御するパイロッ ト油圧， 車両傾斜角， エンジン回転速度の情報より求め る。 次に、 これらの情報に基づいて、 各シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2の目標速度を演算する。 この時、 エンジン回転速度の情報は、 シリ ン ダ速度の上限を決定するためのパラメ一夕となる。

また、 コントローラ 1は、 各シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2毎に独 立した制御部 1 A， 1 B , 1 Cをそなえており、 各制御は、 独立した制 御フィー ドバックループとして構成され、 互いに干渉し合うことがない ようになつている （F I G . 3 , F I G . 4参照） 。

ここで、 本実施形態の建設機械の制御装置の要部について説明すると、 閉ループ制御 （F I G . 4参照） 内の補償構成は、 各制御部 1 A， 1 B， 1 Cとも、 F I G . 1 5に示すように、 変位， 速度についてのフィ一 ド バックル一プとフィー ドフォヮ一 ドループの多自由度構成となっており、 制御ゲイン （制御パラメ一夕） 可変のフィー ドバックループ式補償手段 7 2 と、 制御ゲイン （制御パラメ一夕） 可変のフィー ドフォヮ一 ド式補 償手段 7 3 とをそなえて構成されている。

すなわち、 目標速度が与えられると、 フィー ドバックループ式補償手 段 7 2において、 目標速度と速度フィ 一 ドバック情報との偏差に所定の ゲイン K v p (符号 6 2参照） を掛けるルー トと、 目標速度を一旦積分 して （F I G . 1 5の積分要素 6 1参照） 、 この目標速度積分情報と変 位フィー ドバック情報との偏差に所定のゲイン K p p (符号 6 3参照） を掛けるルー 卜と、 上記目標速度積分情報と変位フィ一 ドバック情報と の偏差に I ゲイン係数 （符号 6 4 a参照） や所定のゲイン K p i (符号 6 4参照） を掛け更に積分 （符号 6 6参照） を施すルー 卜によりフィー ドバックループ処理がなされ、 更に、 フィー ドフォヮ一 ド式補償手段 7 3においては、 目標速度に所定のゲイン K f (符号 6 5参照） を掛ける ルー卜によりフィードフォヮ一 ドループ処理がなされるようになってい る。

このうち、 フィー ドバックル一プ処理についてもう少し詳しく説明す ると、 本装置には、 F I G . 1 5に示すように、 シリ ンダ 1 2 0 ~ 1 2 2の動作情報を検出する動作情報検出手段 9 1が設けられており、 コン トロ一ラ 1では、 動作情報検出手段 9 1からの検出情報と、 目標値設定 手段 8 0で設定された目標動作情報 （例えば、 目標移動速度） とを入力 情報として、 ブーム 2 0 0等のアーム及び作業部材 （バケツ 卜） 4 0 0 が目標とする動作状態となるように制御信号を設定する。

また、 動作情報検出手段 9 1は、 具体的には、 各油圧シリ ンダ 1 2 0 〜 1 2 2の位置を検出しうるシリ ンダ位置検出手段 8 3であって、 本実 施形態では、 このシリ ンダ位置検出手段 8 3は、 上述したレゾルバ 2 0 〜 2 2と信号変換器 2 6 とから構成されている。 また、 このシリ ンダ位 置検出手段 8 3は、 後述する運転状態検出手段 9 0としての機能を兼ね 備えており、 このような動作情報検出手段 9 1 と後述の運転状態検出手 段 9 0 とにより、 検出手段 9 3が構成されている。

一方、 上記のゲイン K v p, K p p, K p i， K f の値は、 それぞれ ゲインスケジューラ （制御パラメ一夕用スケジューラ） 7 0によって変 更可能に構成されており、 このようにゲイン K v p, K p p , K p i， K f の値を変更， 補正することで、 ブーム 2 0 0やバゲッ 卜 4 0 0等を 目標とする動作状態に制御するようになっているのである。

すなわち、 本装置には、 F I G. 1 5に示すように、 作動油の油温を 検出する油温検出手段 8 1 と、 各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の負荷を検出 するシリ ンダ負荷検出手段 8 2 と、 各シリ ンダの位置情報を検出するシ リ ンダ位置検出手段 8 3 とをそなえた運転状態検出手段 9 0が設けられ ており、 上記ゲインスケジューラ 7 0は、 この運転状態検出手段 9 0力、 らの検出情報 （即ち、 建設機械の運転情報） に基づいて、 各ゲイン K v p， K p p, K p i， K f を変更するように構成されているのである。 このうち、 油温検出手段 8 1は、 電磁比例弁 3 A， 3 B, 3 Cの近傍 に設けられた温度センサであり、 ゲインスケジューラ 7 0では、 油圧シ リ ンダ 1 2 0〜 1 2 2に関連する温度に応じて各ゲインを補正するよう になっている。

ここで、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2に関連する温度とは、 例えば、 制御用油 （パイロッ 卜オイル） の温度であり、 ここでは、 パイロッ トォ ィルの温度が作動油の温度を代表する代表油温として検出されるように なっている。

また、 ゲインスケジューラ 7 0には、 F I G. 1 6に示すような特性 を有するマップが記憶されており、 油温検出手段 8 1により検出された 代表油温情報を用いて各ゲイン K V p, K p p, K p i， K f が補正さ れるのである。 ここで、 F I G . 1 6に示すゲイン補正の特性について簡単に説明す ると、 このゲイン補正特性は、 基本的には、 パイロッ 卜オイルの油温の 上昇にともなって各ゲインを低下させるような特性に設定されている。 これは、 作動油の温度変化にともなう油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2ゃ電 磁弁 3 A〜 3 C等の制御対象の動特性の変動により、 閉ループの制御性 能が低下するのを防止するためであり、 制御系の安定性を保っためであ る。

なお、 このような代表油温は、 上記のパイロッ トオイルの温度に限定 されるものではなく、 制御に用いられるメインの作動油 （各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の油室に給排される作動油） の温度を代表油温として用い てもよい。 この場合は、 温度センサを作動油タンク内に設けるのが好ま しい。

また、 パイロッ 卜オイルの温度と制御用のメインの作動油の温度 （以 下、 このようなメインの作動油温度をタンク油温という） との両方を用 いて、 各ゲイン K v p， K p p， K p i , Κ f を補正するようにしても よく、 この場合には、 例えば下式により代表油温を算出する。

代表油温 =夕ンク油温 X W +パイ口ッ ト油温 X ( 1 — W) 上式において、 Wは、 代表油温としてタンク油温とパイロッ 卜油温と のどちらを優先して考慮するかの重み付けを行なう係数であり、 0≤W ≤ 1の範囲に設定されており、 Wが 1に近いほどタンク油温を優先的に 考慮した代表油温となり、 逆に Wが 0に近いほどパイロッ 卜油温を考慮 した代表油温となる。

また、 この重み付け係数 Wは、 F I G . 1 7に示すような特性に設定 されており、 電磁弁 3 A〜 3 Cに対する指令値 （電磁弁の駆動電流） が 小さくなるほど Wが 0に近づき、 大きくなるほど Wが 1に近づくように 設定されている。 これは、 電磁弁 3 A〜 3 Cに対する指令値が小さい時、 即ち、 電磁弁 3 A〜 3 Cや油圧シリ ンダ 1 2 0 - 1 2 2を比較的ゆつく りと作動させ るような場合には、 パイロッ 卜油温の変化が制御系の動特性に大きな影 響を与えるからである。 また、 電磁弁 3 A〜 3 Cの開度が微小なときに はパイロッ 卜油温の及ぼす影響が大きいという理由もある。

なお、 上述のように、 バイロッ 卜油温とタンク油温との両方を用いて、 各ゲイン K v p， K p p, K p i , Κ f を補正する場合には、 F I G. 1 7に示すようなマップを油温検出手段 8 1内にそなえるように構成し、 ゲインスケジューラ 7 0へは、 この油温検出手段 8 1内で演算された代 表油温の情報のみが入力されるように構成される。

次に、 運転状態検出手段 9 0を構成するシリ ンダ負荷検出手段 8 2に ついて説明すると、 このシリ ンダ負荷検出手段 8 2は、 各シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1の負荷を検出するものであり、 ゲインスケジューラ 7 0では、 このシリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の負荷情報も取り入れて、 比例ゲイン K p p , K f を補正するようになっている。

なお、 シリ ンダ負荷検出手段 8 2は、 具体的には、 F I G. 2に示す 圧力センサ 2 8 A, 2 8 B等により構成されており、 これらの圧力セン サ 2 8 A, 2 8 B等からの情報に基づいて、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の負荷を検出するようになっている。

また、 ゲインスケジューラ 7 0には、 F I G. 1 8に示すような特性 を有するマップが記憶されており、 ゲインスケジューラ 7 0では、 シリ ンダ負荷検出手段 8 2により検出された各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の負 荷情報と、 F I G. 1 8に示すマップとを用いてゲイン K p p， K f を 補正するようになっている。

なお、 ゲイン K v p， K p iの補正を行なうとノイズの発生等が考え られるため、 本実施形態では、 シリ ンダ負荷に基づくゲイン K V p, K p iの補正は行なわない。

ここで、 F I G . 1 8に示すマップの特性について簡単に説明すると、 この比例ゲイン K p p， K f の補正マップでは、 シリ ンダ負荷の上昇に ともなつて徐々に比例ゲイン K p p , K f を増加させるようになつてい る。 即ち、 このように油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1に作用する負荷が高 い場合には、 ダンビングが大きくなるためゲインを増加させるのである。 そして、 このようにブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0 , バケッ 卜 4 0 0それぞれのシリ ンダ負荷に応じて、 P I Dフィー ドバック式補償手段 7 2及びフィードフォヮ一ド式補償手段 7 3の制御ゲイン K p p , K f を補正 （スケジューリ ング） することで、 制御偏差を低減することがで き、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0 , ノ、ケッ 卜 4 0 0の正確な制御を 実現することができるのである。

次に、 運転状態検出手段 9 0を構成するシリ ンダ位置検出手段 8 3に ついて説明すると、 このシリ ンダ位置検出手段 8 3は、 ブ一ムシリ ンダ 1 2 0 , スティ ックシリ ンダ 1 2 1の実際のシリ ンダ位置を検出するも のであり、 レゾルバ 2 0〜 2 2及び信号変換器 2 6により構成されてい る。

ここで、 本実施形態では、 レゾルバ 2 0〜 2 2により検出された角度 情報を信号変換器 2 6に取り込んで、 この信号変換器 2 6内において角 度情報をシリ ンダ変位情報に変換することで、 シリ ンダ位置を検出する ようになっている。

そして、 ゲインスケジューラ 7 0では、 これらの油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1の位置情報も取り入れて、 ブーム 2 0 0やスティ ック 3 0 0の比 例ゲイン K p p， K f を補正するようになっている。

なお、 このようなシリ ンダ位置に基づく比例ゲイン K p p , K f の補 正は、 主にブ一ムシリ ンダ 1 2 0及びスティ ックシリ ンダ 1 2 1につい て施すようになっているが、 これは、 上述のような半自動制御モー ドに おける作業に加わる負荷は、 ほとんどがブ一ムシリ ンダ 1 2 0及びステ ィ ックシリ ンダ 1 2 1に作用するからである。

また、 ゲインスケジューラ 7 0には、 このシリ ンダ位置検出手段 8 3 からの検出情報に基づいてゲイン K p p， K f を変更するためのマップ ( F I G . 1 9参照） が設けられている。

F I G . 1 9に示すように、 このマップには、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0の各ゲイン K p p , K f についてそれぞれ独立した特性が設 定されており、 また、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0のそれぞれのゲ インについて、 スティ ックイン， スティ ックアウ ト時でそれぞれ異なる 補正を行なうようになっている。

ここで、 スティ ックインとは、 スティ ック 3 0 0を手前側に移動させ ている時の動作をいい、 スティ ックアウ トとは、 スティ ック 3 0 0を反 対側に移動させている時の動作をいうものである。

また、 F I G . 1 9に示すマップの横軸はスティ ックシリ ンダ 1 2 1 の変位であり、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の変位が小さいときは、 バゲ ッ ト 4 0 0の歯先 1 1 2が遠方にあるときであって、 スティ ックシリ ン ダ 1 2 1の変位が大きいときは、 バケッ ト 4 0 0の歯先 1 1 2が手前側 にあるときである。

まず、 スティ ックアウ ト時のブーム 2 0 0の比例ゲイン K p p， K f の補正特性について説明すると、 スティ ックアウ ト時には、 線①に示す ように、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の変位が中間位置になるとゲインの 補正値が最小となるように設定され、 この中間位置よりも伸長又は縮小 した場合には、 略 2次曲線的な曲線を描きながらゲインの補正値が増大 するように設定されている。

また、 スティ ック 3 0 0の比例ゲイン K p p , K f は、 線②に示すよ うに、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1が所定変位よりも小さいときには略一 定の値に設定され、 所定変位以上となると、 徐々に増大するような特性 に設定されている。

また、 スティ ックイン時におけるブーム 2 0 0の比例ゲイン K p p， K f の補正特性は、 線③に示すように、 スティ ックアウ ト時の特性 （線 ①） と似たような特性、 つまり、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の変位が略 中間位置になるとゲインの補正値が最小となり、 この中間位置よりも伸 長又は縮小すると略 2次曲線的な曲線を描きながらゲインの補正値が増 大するような特性に設定されている。

これは、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の変位が小さいときは、 ステイ ツ ク 3 0 0が延びてバケッ 卜 4 0 0の歯先 1 1 2が遠方にあるため、 ブー ムシリ ンダ 1 2 1ゃスティ ックシリ ンダ 1 2 2に加わる負荷が大きく、 このため、 ゲインを大きくする必要があるからである。 ただし、 ゲイン の補正量を大きく しすぎると、 制御系全体が不安定になることが考えら れ、 制御精度 （歯先位置の精度） が低下することを考慮して、 線①で示 すブーム 2 0 0のスティ ックァゥ ト時の補正を越えるような大きな補正 は行なわないようになっている。

また、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の変位が中間位置近傍となると、 ゲ ィンを下げることで、 制御精度の安定性を確保しているのである。

さらに、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の変位が大きいときは、 バゲッ ト

4 0 0の歯先 1 1 2が手前側にあり、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0 とも、 比較的立ち上がった姿勢となるため、 油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の作動する方向に対して平行方向の分力が不足しがちになる。 このた め、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の変位が大きいときは、 ゲインを増大さ せるような補正を行なうのである。 なお、 この場合においても、 上述の シリ ンダ変位が小さいときと同様に、 ゲインの補正量を大きく しすぎる と、 制御系全体が不安定になることが考えられるため、 制御精度 （歯先 位置の精度） の低下を考慮して、 所定以上の大きな補正は行なわないよ うになつている。

これに対して、 スティ ックイン時におけるスティ ック 3 0 0の比例ゲ イン K p p， K f の補正特性は、 線④に示すように、 スティ ックシリ ン ダ 1 2 1の変位が小さいときには、 ゲインを大きく設定し、 スティ ック シリ ンダ 1 2 1が所内変位よりも伸長すると略一定となるように設定さ れている。 これは、 スティ ックイン時には、 バゲッ 卜 4 0 0の歯先 1 1 2が手前側に移動してく る動作であり、 このような方向への移動時には、 歯先 1 1 2側が進行方向となるため、 バケッ 卜 4 0 0の歯先 1 1 2の位 置が手前側の近くにあるときには、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1は比較的 小さな力で作業を行なうことができるからである。

ところで、 本装置のコン卜ローラ 1には、 上述したように油温検出手 段 8 1と、 シリ ンダ負荷検出手段 8 2 と、 シリ ンダ位置検出手段 8 3と からなる運転状態検出手段 9 0を設け、 ゲインスケジューラ 7 0では、 それぞれの検出手段 8 1〜 8 3により検出された情報に基づいて制御ゲ インを補正するように構成されているが、 それぞれの検出手段 8 1〜 8 3からの検出情報が同時にゲインスケジューラ 7 0に入力され、 それぞ れの検出情報に基づいて 1つのゲイン （例えば比例ゲイン K p p ) につ いて複数の補正値が設定された場合には、 ゲインスケジューラ 7 0では、 各補正量を合計したものを最終的な補正ゲインとして出力するようにな つている。

この場合には、 制御系の安定性を考慮して、 ゲインスケジューラ 7 0 には、 ゲイン補正量の上限値， 下限値がそれぞれ設定されており、 上限 値を上回る補正量又は下限値を下回る捕正値が設定された場合には、 そ れぞれ上限値又は下限値を限度として補正を行なうようになっている。 本発明の第 2実施形態にかかる建設機械の制御装置は、 上述し に、 コントローラ 1に、 運転状態検出手段 9 0で検出された建設機 I 運転状態に応じて制御パラメータ （制御ゲイン） を変更しうるゲイン ケジユーラを設けるとともに、 F I G . 1 6〜F I G . 1 9に示すよう な特性を有するマップにより各ゲインを変更， 補正するように構成され ているので、 作業時の建設機械の運転状態に応じて制御ゲインが補正さ れ、 常に安定した動作で作業を行なうことができるという利点がある。 また、 従来では、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2に対してフィー ドバッ ク制御を行なう場合、 作動油の温度変化により制御対象 （例えば油圧シ リ ンダ 1 2 0〜 1 2 2や電磁弁 3 A〜 3 C ) の動特性の変動が閉ループ の制御性能に影響を与えてしまい、 制御系の安定性が低下することも考 えられたが、 この第 2実施形態の建設機械の制御装置によれば、 油圧シ リ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の位置決め精度やバケツ 卜歯先位置の軌跡精度の 悪化を防止することができるのである。

また、 油温検出手段 8 1により作動油の油温変動を補償し、 且つシリ ンダ負荷検出手段 8 2により各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の負荷変動を補 償し、 且つシリ ンダ位置検出手段 8 3により各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の位置偏差を補償しているので、 正確な歯先位置制御を実行するこ とができるのである。

なお、 本実施形態では、 ゲインスケジューラ 7 0による制御ゲインの 補正を、 作動油の油温変化に基づく補正と、 各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2 の負荷に基づく補正と、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の位置及び動作 方向による補正とを行なうように構成されているが、 本実施形態の建設 機械の制御装置は、 このような態様に限定されるものではなく、 例えば 上記 3つの補正のうち 1つの補正 （例えば作動油の油温変化に基づく補 正） のみを行なうようにしてもよく、 また、 上記 3つの補正のうちいず れか 2つの補正を組み合わせてもよい。

( 3 ) 第 3実施形態の説明

次に、 第 3実施形態にかかる建設機械の制御装置について、 主に F I G . 2 0〜F I G . 2 2 ( a ) , F I G . 2 2 ( b ) を用いて説明する。 なお、 この第 3実施形態が適用される建設機械の全体構成は、 上述した 第 1実施形態において F I G . 1等を用いて説明した内容と同様であり、 建設機械の制御系の概略構成は、 上述した第 1実施形態において F I G . 2〜F I G . 4を用いて説明した内容と同様であり、 また、 この建設機 械の代表的な半自動モードの態様については上述した第 1実施形態にお いて F I G . 9〜F I G . 1 4を用いて説明した内容と同様であるので、 これらに相当する部分については説明を省略し、 以下では、 主に第 1実 施形態に対して異なる部分について説明する。

さて、 この第 3実施形態では、 建設機械のアーム 1 2 0〜 1 2 2を自 動制御する場合に、 目標動作情報と実際の動作情報との偏差を極力排除 して、 制御精度の向上を図るようにしたものである。

すなわち、 半自動制御モ一 ド時にブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0， バケツ 卜 4 0 0をフィー ドバック制御により軌跡制御 （追尾制御） する 場合、 各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2への指令値はフィ一ドバックの偏差 (即ち、 入力情報と出力情報との制御誤差） をもとに演算されるため、 シリ ンダ作動中の偏差をゼロにすることは困難であり、 結果としてバゲ ッ 卜歯先位置は目標値に対して誤差を生じてしまう場合がある。

つまり、 このようなフィー ドバック制御では、 実際のシリ ンダ位置や シリ ンダ速度を検出してからこれらを目標シリ ンダ位置や目標シリ ンダ 速度と比較して、 これらの偏差を 0に近づけるように制御を行なうもの であるため、 制御中にこれらの偏差を完全に排除するのは困難であり、 これにより制御誤差が生じてしまうのである。 本発明の第 3実施形態にかかる建設機械の制御装置は、 このような課 題を解決すべく構成されたものであり、 ブーム 2 0 0, スティ ック 3 0 0及びバケツ 卜 4 0 0を自動制御する場合に、 目標動作情報と実際の動 作情報との偏差を極力排除するようにしたものである。

まず、 F I G. 2 0を用いて、 この第 3実施形態においてコント口一 ラ 1で行なわれる半自動制御モー ド （バケツ 卜自動復帰モー ドを除く） の制御アルゴリズムについて説明すると、 コン トローラ 1内には、 目標 値設定手段 8 0が設けられており、 操作レバ一 6， 8の位置に応じてブ ーム 2 0 0やバケツ 卜 4 0 0等の目標速度 （目標動作情報） が設定され るようになっている。

すなわち、 最初に、 バケツ ト歯先 1 1 2の移動速度及び方向を、 目標 法面設定角， スティ ックシリ ンダ 1 2 1及びブームシリ ンダ 1 2 0を制 御するパイロッ ト油圧， 車両傾斜角， エンジン回転速度の情報より求め る。 次に、 これらの情報に基づいて、 各シリ ンダ 1 2 ◦， 1 2 1， 1 2 2の目標速度を演算する。 この時、 エンジン回転速度の情報は、 シリ ン ダ速度の上限を決定するためのパラメータとなる。

また、 コントローラ 1は、 各シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2毎に独 立した制御部 1 A， I B, 1 Cをそなえており、 各制御は、 独立した制 御フィ一 ドバックル一プとして構成され、 互いに干渉し合うことがない ようになつている （F I G. 3 , F I G. 4参照） 。

閉ループ制御 （F I G. 4参照） 内の補償構成は、 各制御部 1 A, 1 B， 1 Cとも、 F I G. 2 0に示すように、 変位， 速度についてのフィ ― ドバックループとフィー ドフォヮ一 ドル一プの多自由度構成となって おり、 制御ゲイン （制御パラメ一タ） 可変のフィー ドバックループ式補 償手段 7 2と、 制御ゲイン （制御パラメ一タ） 可変のフィードフォヮ一 ド式補償手段 7 3とをそなえて構成されている。 すなわち、 目標速度が与えられると、 フィードバックループ式補償手 段 7 2において、 目標速度と速度フィー ドバック情報との偏差に所定の ゲイン K v p (符号 6 2参照） を掛けるルー トと、 目標速度を一旦積分 して （F I G . 2 0の積分要素 6 1参照） 、 この目標速度積分情報と変 位フィードバック情報との偏差に所定のゲイン K p p (符号 6 3参照） を掛けるルー卜と、 上記目標速度積分情報と変位フィ一 ドバック情報と の偏差に Iゲイン係数 （符号 6 4 a参照） や所定のゲイン K p i (符号 6 4参照） を掛け更に積分 （符号 6 6参照） を施すルー トによりフィ ー ドバックループ処理がなされ、 更に、 フィー ドフォワー ド式補償手段 7 3においては、 目標速度に所定のゲイン K f (符号 6 5参照） を掛ける ルー 卜によりフィー ドフォヮ一 ドル一プ処理がなされるようになつてい る。

ここで、 本装置には、 F I G . 2 0に示すように、 シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の動作情報を検出する動作情報検出手段 9 1 としてシリ ンダ位置 検出手段 8 3が設けられており、 コントローラ 1では、 動作情報検出手 段 9 1からの検出情報と、 目標値設定手段 8 0で設定された目標動作情 報 （例えば、 目標移動速度） とを人力情報として、 ブーム 2 0 0等のァ —ム及び作業部材 （バケツ 卜） 4 0 0が目標とする動作伏態となるよう に制御信号を設定するようになっている。

また、 本実施形態では、 シリ ンダ位置検出手段 8 3は、 上述したレゾ ルバ 2 0〜 2 2と信号変換器 2 6 とから構成されており、 レゾルバ 2 0 〜 2 2により検出された角度情報を信号変換器 2 6に取り込んで、 この 信号変換器 2 6内において角度情報をシリ ンダ変位情報に変換すること で、 シリ ンダ位置を検出するようになっている。 また、 シリ ンダ位置検 出手段 8 3からの検出情報を時間微分することにより、 シリ ンダの位置 情報のみならず、 シリ ンダ速度情報もフィー ドバックされるようになつ ているのである。

なお、 上記のゲイン K V p , K p p , K p i , K f の値は、 ゲイ ンス ケジユーラ 7 0によって可変しうるようになっており、 このゲインスケ ジユーラ 7 0では、 第 2実施形態と同様に、 作動油の温度情報や各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の負荷情報等に基づいて、 各ゲイン K V p， Κ ρ ρ , K p i , K f の値を補正するようになっている。

また、 非線形除去テーブル 7 1力^ 電磁比例弁 3 A〜 3 Cや主制御弁 1 3〜 1 5等の非線形性を除去するために設けられているが、 この非線 形除去テーブル 7 1を用いた処理は、 テーブルルックアップ手法を用い ることにより、 コンピュータにて高速に行なわれるようになつている。 次に、 第 3実施形態の建設機械の制御装置の要部について説明する。 本実施形態では、 上述したように、 フィー ドバックループ式補償手段 7 2により実際のシリ ンダ位置情報及びシリ ンダ速度情報を入力情報と してフィードバックし、 コントローラ 1では、 これらの情報に基づいて ブーム 2 0 0やバケツ 卜 4 0 0等が目標とする動作状態となるように各 シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の動作を制御するようになっている。

しかしながら、 このようなフィー ドバック制御では、 実際のシリ ンダ 位置ゃシリ ンダ速度を検出してからこれらを目標シリ ンダ位置や目標シ リ ンダ速度と比較して、 これらの偏差を 0に近づけるように制御が行な われるため、 制御中にこれらの偏差を完全に排除するのは困難である。 そこで、 本発明では、 F I G . 2 0 , F I G . 2 1に示すように、 目 標値設定手段 8 0で設定された目標動作情報を補正するための補正情報 を記憶する補正情報記憶手段 1 4 0が設けられ、 補正情報記憶手段 1 4 0からの補正目標動作情報に基づいて、 ブーム 2 0 0やバケツ 卜 4 0 0 が目標動作状態となるように、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2を制御す るようになっている。 すなわち、 半自動制御モー ドによる作業時には、 作業開始前に所定回 数 （又は 1回） だけ目標値設定手段 8 0で設定された制御信号にしたが つたシミ ユレ一ショ ン動作を行ない、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の目 標位置情報と、 動作情報検出手段 9 1 (具体的には、 シリ ンダ位置検出 手段 8 3 ) から得られる実シリ ンダ位置情報との偏差 （補正情報） が補 正情報記憶手段 1 4 0に記憶されるようになっている。

そして、 作業開始時には、 補正情報記憶手段 1 4 0で記憶された偏差 分の誤差情報を目標値設定手段 8 0で設定された制御信号に対して加え ることで、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2にあらかじめ偏差を見込んだ 信号を出力するようになっているのである。

そして、 このような制御を行なうことにより半自動制御モー ド時に、 正確なバケツ 卜位置制御を実行することができるようになっているので め o

さて、 ここで、 補正情報記憶手段 1 4 0についてもう少し詳しく説明 すると、 補正情報記憶手段 1 4 0は、 F I G . 2 1に示すように、 目標 値設定手段 8 0で設定されたシリ ンダの目標位置情報を補正するための 補正情報を記憶する目標位置補正情報記憶手段 1 4 1 と、 目標値設定手 段 8 0で設定されたシリ ンダの目標速度情報を補正するための補正情報 を記憶する目標速度補正情報記憶手段 1 4 2 とから構成されている。 ま た、 F I G . 2 1に示すように、 補正情報記憶手段 1 4 0は、 ブームシ リ ンダ 1 2 0， スティ ックシリ ンダ 1 2 1， ノくケッ トシリ ンダ 1 2 2の ぞれぞれの制御系に設けられている。

なお、 補正情報記憶手段 1 4 0を構成する目標位置補正情報記憶手段 1 4 1 と目標速度補正情報記憶手段 1 4 2とはそれぞれ同様に構成され たものであり、 以下では、 これらの記憶手段 1 4 1， 1 4 2を代表して 目標位置補正情報記憶手段 1 4 1を用いて説明する。 この目標位置補正情報記憶手段 1 4 1は、 F I G. 2 1に示すように、 記憶部 （メモリ） 1 4 1 aと増幅部 1 4 1 bと入力スィッチ （Sin ) 1 4 1 cと出力スィッチ （ Sout ) 1 4 1 dとをそなえており、 人カス イッチ 1 4 1 cを閉じると、 目標値設定手段 8 0で設定されたシリ ンダ 目標位置情報とシリ ンダ位置検出手段 8 3により検出されたと実際のシ リ ンダ位置との偏差 （補正情報） が、 記憶部 1 4 1 aに入力されるよう になっており、 この偏差が記憶部 1 4 1 aにメモリされるようになって いる。 なお、 このような偏差 （補正情報） の収集動作は、 半自動制御モ 一 ド時において、 作業モ一 ドを変更する度にその都度実行されるように なっている。

また、 入力スィツチ 1 4 1 cを開いて、 出力スィッチ 1 4 1 dを閉じ ると、 記憶部 1 4 1 aからの偏差情報が増幅部 1 4 1 bを介して出力さ れ、 目標値設定手段 8 0で設定されたシリ ンダ目標位置情報に加算され るのである。

これにより、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2に出力される位置及び速 度の制御信号は、 あらかじめ誤差分を考慮した信号が入力されることに なるので、 実際の油圧シリ ンダ位置と目標シリ ンダ位置との偏差をなく すことができ、 正確で確実な歯先位置制御を行なうことができるのであ る。

例えば、 シミ ュレ一ショ ン動作時に、 目標シリ ンダ位置と実シリ ンダ 位置との偏差が F I G. 2 2 (a) に示すような特性データとして得ら れた場合には、 目標値設定手段 8 0で設定された目標シリ ンダ位置情報 〔F I G. 2 2 (b ) に実線で示す〕 に対して、 F I G. 2 2 (a) に 示す偏差分の情報が加味され、 これにより、 実際には F I G. 2 2 ( b ) 破線で示すような特性の制御信号が油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2 に入力されることになるのである。 なお、 F I G. 2 1に示す目標速度補正情報記憶手段 1 4 2内の符号 1 4 2 a〜 1 4 2 dは、 それぞれ上述の記憶部 1 4 1 a， 増幅部 1 4 1 b， 入力スィッチ 1 4 1 c及び出力スィツチ 1 4 1 dに対応したもので あり、 それぞれ、 記憶部 1 4 1 a, 増幅部 1 4 1 b， 入力スィッチ 1 4 1 c及び出力スィツチ 1 4 1 dと同様の機能を有している。

また、 F I G. 2 2 ( a ) , F I G. 2 2 (b) においては、 横軸を スティ ックシリ ンダ位置として設定している力く、 F I G. 2 2 (a) , F I G. 2 2 (b) の横軸を時間として設定してもよい。

また、 このような補正情報記憶手段 1 4 0を用いて目標シリ ンダ位置 と実シリ ンダ位置との偏差情報を得るようにした場合には、 実際のシリ ンダ位置と目標シリ ンダ位置との偏差を 0にすることができるので、 こ の場合には、 フィードバックループ式補償手段 7 3による P I D制御の 寄与は低くなる。 しかしながら、 半自動制御モー ドによる作業中に各油 圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の負荷が変動することも考えられ、 このよう な外乱作用時には、 フィー ドバックル一プ式補償手段 7 3により、 目標 シリ ンダ位置と実シリ ンダ位置との偏差をなくすような制御が行なわれ ることになるのである。

本発明の第 3実施形態としての建設機械の制御装置は、 上述したよう に、 コントローラ 1に、 目標値設定手段 8 0で設定された目標動作情報 を補正するための補正情報を記憶する補正情報記憶手段 1 4 0を設け、 この補正情報記憶手段 1 4 0からの補正目標動作情報に基づいて、 ブー ム 2 0 0等の動作が目標動作状態となるように、 各油圧シリ ンダ 1 2 0 〜 1 2 2が制御されるので、 バケツ 卜 4 0 0の歯先位置制御の精度を向 上させることができるのである。

ここで、 この補正情報記憶手段 1 4 0による補正情報の収集及び出力 について説明すると、 まず、 オペレータが半自動制御に切り替えて、 法 面掘削モー ド等のいずれかの作業モー ドを設定すると、 目標値設定手段

8 0により、 この作業モー ドに応じた目標シリ ンダ位置及び目標シリ ン ダ速度が設定される。

また、 補正情報記憶手段 1 4 0では、 半自動制御への切り替え操作と 同期して入力スィツチ 1 4 1 cが閉じられる （O Nに切り替えられる） とともに、 出力スィッチ 1 4 1 dが開かれる （0 F Fに切り替えられる

) o

そして、 目標値設定手段 8 0で設定された目標シリ ンダ位置及び目標 シリ ンダ速度の制御信号に基づいて、 ブーム 2 0 0等の油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2のシミ ュレーショ ン動作 （所定の動作） が実行される。 このとき、 シリ ンダ位置検出手段 8 3により油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の実シリ ンダ位置及び実シリ ンダ速度が検出されるカ^ この検出信 号は、 フィ一ドバックル一プ式補償手段 7 2を介して入力側に戻され、 目標シリ ンダ位置及び目標シリ ンダ速度との偏差 〔F I G . 2 2 ( a ) 参照〕 が算出される。

また、 上述のように、 このシミ ュレ一ショ ン動作時には入力スィツチ 1 4 1 cが 0 Nであって、 出力スィッチ 1 4 1 dは 0 F Fになっている ので、 この偏差情報は、 人力スィ ッチ 1 4 1 cを介して補正情報記憶手 段 1 4 0の記憶部 1 4 1 bにメモリされる。 なお、 上述の偏差は、 目標 シリ ンダ位置 （速度） と、 フィ 一 ドバック制御及びフィ 一 ドフォワー ド 制御による実シリ ンダ位置 （速度） との間に生じている制御誤差である。 そして、 このようなシミ ユレーショ ン動作が所定回数 （例えば 1回） 実行されると、 今度は入力スィツチ 1 4 1 cが 0 F F切り替えられると ともに、 出力スィツチ 1 4 1 dが O Nに切り替えられ、 実際の半自動制 御モ一 ドによる作業が開始される。

この場合は、 記憶部 1 4 1 bにメモリされた偏差情報が増幅部 1 4 1 c及び出力スィツチ 1 4 1 dを介して出力され、 目標値設定手段 8 0力、 らの情報に加算される。

したがって、 実際の制御時には、 目標値設定手段 8 0からの情報に偏 差情報を加味した制御信号 〔F I G . 2 2 ( b ) に破線で示す〕 が油圧 シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2に出力されることになり、 実際の制御における 目標シリ ンダ位置 （速度） と、 実シリ ンダ位置 （速度） との間の偏差を 極力排除することができるのである。

すなわち、 半自動制御モー ドによる作業開始前には、 この制御モー ド に応じたシミ ュレーショ ン動作を行なって目標シリ ンダ位置 （速度） と 実シリ ンダ位置 （速度） との偏差情報が記憶されるとともに、 実際の制 御開始時には、 この偏差情報を目標シリ ンダ位置情報に加えて各油圧シ リ ンダ 1 2 0〜 1 2 2への制御信号が補正されることになる。

したがって、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2には、 この偏差分を見込 んで補正された制御信号が入力されることになり、 各油圧シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の位置制御、 速度制御の精度を大幅に向上させることができ るのである。 また、 これにより、 歯先位置の制御精度も大幅に向上させ ることができるのである。

さらには、 本発明の建設機械の制御装置では、 補正情報記憶手段 1 4 0という簡素な回路を設けるという簡素な構成により、 コス 卜増や重量 増がほとんどないという利点もある。

( 4 ) 第 4実施形態の説明

次に、 第 4実施形態にかかる建設機械の制御装置について、 主に F I G . 2 4〜F I G . 2 6を用いて説明する。 なお、 この第 4実施形態が 適用される建設機械の全体構成は、 上述した第 1実施形態において F I G . 1等を用いて説明した内容と同様であり、 建設機械の制御系の概略 構成は、 上述した第 1実施形態において F I G . 2〜F I G . 4を用い て説明した内容と同様であり、 また、 この建設機械の代表的な半自動モ

― ドの態様については上述した第 1実施形態において F I G . 9〜F I G . 1 4を用いて説明した内容と同様であるので、 これらに相当する部 分については説明を省略し、 以下では、 主に第 1実施形態に対して異な る部分について説明する。

さて、 上述してきたように、 油圧ショベルは、 少なく ともブーム 2 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 0 ) 及びスティ ック 3 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 1 ) が電磁弁などを用いてそれぞれ独立した電気制御系 （フィー ドバッ クル一プ制御系） により制御されるようになっている。

ところで、 一般に油圧ショベルでは、 例えば地面を平坦にならす （法 面形成） といった作業を行なうために、 バゲッ 卜 4 0 0の歯先 （つまり、 スティ ック 3 0 0 ) を直線的に動かすという動作が必要になるが、 上述 のようなものでは、 ブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0をそれぞれ油圧 シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1により独立して制御するようになっているため、 法面を高精度に仕上げることが非常に困難になっている。

すなわち、 上述のごとくブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0を電磁弁 などを用いて電気的にフィ一 ドバック制御する場合、 それぞれ対応する 油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1を独立して制御すると、 たとえそれぞれの フィー ドバック制御偏差が小さくても、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0の位置 （姿勢） によっては、 これらの制御偏差が無視できなくなり、 目標とするバケツ 卜 4 0 0の歯先位置 （制御目標値） に対する誤差が非 常に大きくなつてしまう場合がある。

例えば、 バゲッ ト 4 0 0がこれから法面を形成しょうとしている位置 にあるときに、 上記の制御偏差のためにスティ ック 3 0 0に対してブー ム 2 0 0の制御が遅れると、 バケツ 卜 4 0 0の歯先が地面に食い込むこ とになり、 逆に、 ブーム 2 0 0に対してスティ ック 3 0 0の制御が遅れ ると、 バケツ 卜 4 0 0が宙に浮いたまま動作する状態となってしまう。 このように、 ブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0をそれぞれ完全に独 立制御すると、 制御目標値を維持しながらブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0を動作させることが極めて困難になってしまう。

そこで、 本発明の第 4実施形態の建設機械の制御装置では、 上記フィ ― ドバック制御時の制御偏差を考慮してブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0などのアーム部材を制御することにより、 常に、 フィ一 ドバック偏差 情報を無く した理想的な状態でアーム部材を動作させて所定の作業を高 精度に行なえるようにするべく構成されている。

具体的には、 本実施形態では、 後述するように、 法面掘削モー ドにお いてスティ ック 3 0 0及びバケッ 卜 4 0 0の歯先 1 1 2を精度高く直線 的に動かすことができるよう、 従来のようにブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0を完全に独立したフィー ドバック制御系により制御するのではな く、 相互に連携して制御するように構成されている。

なお、 本実施形態では、 スティ ック操作レバ一 8は設定された掘削斜 面に対して平行方向のバゲッ ト歯先移動速度を決定するものとして使用 され、 ブーム Zバケツ 卜操作レバー 6は設定斜面に対して垂直方向のバ ケッ 卜歯先移動速度を決定するものとして使用される。 従って、 スティ ック操作レバ一 8とブーム/バゲッ 卜操作レバ一 6の同時操作時は設定 斜面に対して平行及び垂直方向の合成べク トルにてバケツ 卜歯先の移動 方向とその速度が決定されることになる。

また、 本実施形態では、 信号変換器 2 6 とブーム姿勢検出手段として のレゾルバ 2 0とで、 ブーム油圧シリ ンダ 1 2 0の伸縮変位情報を検出 するブーム油圧シリ ンダ伸縮変位検出手段が構成され、 信号変換器 2 6 とスティ ック姿勢検出手段としてのレゾルバ 2 1 とで、 スティ ック油圧 シリ ンダ 1 2 1の伸縮変位情報を検出するスティ ック油圧シリ ンダ伸縮 変位検出手段が構成されている。

つぎに、 コン トローラ 1にて行なわれる半自動システムの制御アルゴ リズムについて述べると、 このコントローラ 1にて行なわれる半自動制 御モ— ド （バケツ 卜自動復帰モー ドを除く） の制御アルゴリズムは概略 F I G. 2 3に示すようになつており、 また、 コン トローラ 1の要部構 成については、 F I G. 2 4に示すようになつている。

なお、 F I G. 2 3に示す制御アルゴリズム及び F I G. 2 4に示す ブロック線図は、 第 1実施形態において F I G. 4及び F I G. 5を用 いて説明したものとほとんど同じものであるが、 一部異なる部分もある ので、 以下あらためて F I G. 2 3及び F I G. 2 4について説明する。 まず、 F I G. 2 3に示す制御アルゴリズムについて説明すると、 最 初に、 バケツ 卜歯先 1 1 2の移動速度及び方向を、 目標法面設定角， ス テイ ツクシリ ンダ 1 2 1及びブ一ムシリ ンダ 1 2 0を制御するパイ口ッ 卜油圧， 車両傾斜角， エンジン回転速度の情報より求める。 次に、 その 情報を基に各シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2の目標速度を演算する。 この時、 エンジン回転速度の情報はシリ ンダ速度の上限を決定するとき 必要となる。

また、 コントローラ 1は、 各シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2毎に制 御部 1 A， I B, 1 Cをそなえており、 各制御は、 F I G. 2 3に示す ように、 制御フィー ドバックル一プとして構成されている。

F I G. 2 3に示す閉ル一プ制御内の補償構成は、 各制御部 1 A， 1 B， 1 Cとも、 F I G. 2 4に示すように、 変位， 速度についてのフィ 一ドバックル一プとフィー ドフォヮ一ドループの多自由度構成となって おり、 制御ゲイン （制御パラメ一夕） 可変のフィ一ドバックループ式補 償手段 7 2と、 制御ゲイン （制御パラメ―タ） 可変のフィ ー ドフォヮ一 ド式補償手段 7 3とをそなえて構成されている。 すなわち、 目標速度が与えられると、 フィー ドバックループ処理に関 しては、 目標速度と速度フィ一 ドバック情報との偏差に所定のゲイン K v p (符号 6 2参照） を掛けるルー 卜と、 目標速度を一旦積分して （F I G. 2 4の積分要素 6 1参照） 、 この目標速度積分情報と変位フィ ー ドバック情報との偏差に所定のゲイン K p p (符号 6 3参照） を掛ける ルー卜と、 上記目標速度積分情報と変位フィ一 ドバック情報との偏差に 所定のゲイン K p i (符号 6 4参照） を掛け更に積分 （符号 6 6参照） を施すルー 卜による処理がなされ、 更にフィ一 ドフォヮ一 ドル一プ処理 に関しては、 目標速度に所定のゲイン K f (符号 6 5参照） を掛けるル 一 卜による処理がなされるようになつている。

このうち、 フィー ドバックループ処理についてもう少し詳しく説明す ると、 本装置には、 F I G. 2 4に示すように、 シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の動作情報を検出する動作情報検出手段 9 1が設けられており、 コン 卜ローラ 1では、 この動作情報検出手段 9 1からの検出情報と、 目標値 設定手段 8 0で設定された目標動作情報 （例えば、 目標移動速度） とを 入力情報として、 ブーム 2 0 0等のアーム部材及び作業部材 （バケツ 卜） 4 0 0が目標とする動作状態となるように制御信号を設定する。 なお、 動作情報検出手段 9 1は、 具体的には、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0の姿勢を検出する姿勢情報検出手段 8 3であるが、 この姿勢 情報検出手段 8 3は、 後述する運転状態検出手段 9 0としての機能を兼 ね備えており、 このような動作情報検出手段 9 1 と後述の運転状態検出 手段 9 0とにより、 検出手段 9 3が構成されている。

一方、 上記のゲイン K v p， K p p, K p i , K f の値は、 それぞれ ゲインスケジューラ （制御パラメータ用スケジューラ） 7 0によって変 更可能に構成されており、 このようにゲイン K V p， K p p, K p i , K f の値を変更， 補正することで、 ブーム 2 0 0やバゲッ 卜 4 0 0等を 目標とする動作状態に制御するようになっているのである。

すなわち、 本装置には、 F I G. 2 4に示すように、 作動油の油温を 検出する油温検出手段 8 1と、 各シリ ンダ 1 2 0〜1 2 2の負荷を検出 するシリ ンダ負荷検出手段 8 2と、 各シリ ンダの位置情報を検出するシ リ ンダ位置検出手段 8 3とをそなえた運転状態検出手段 9 0が設けられ ており、 上記ゲインスケジューラ 7 0は、 この運転状態検出手段 9 0力、 らの検出情報 （即ち、 建設機械の運転情報） に基づいて、 各ゲイン K v ρ , Κρ ρ, K p i , K f を変更するように構成されているのである。 このうち、 油温検出手段 8 1は、 電磁比例弁 3 A, 3 B, 3 Cの近傍 に設けられた温度センサであり、 ゲインスケジューラ 7 0では、 油圧シ リ ンダ 1 2 0〜 1 2 2に関連する温度に応じて各ゲインを補正するよう になっている。 なお、 油圧シリ ンダ 1 2 0〜1 2 2に関連する温度とは、 例えば、 制御用油 （パイロッ 卜オイル） の温度であり、 ここでは、 パイ ロッ トオイルの温度が作動油の温度を代表する代表油温として検出され るようになっている。

また、 F I G. 2 4に示すように、 非線形除去テーブル 7 1力 電磁 比例弁 3 A〜3 Cや主制御弁 1 3〜 1 5等の非線形性を除去するために 設けられているが、 この非線形除去テ一ブル 7 1を用いた処理は、 テー ブルルツクアツプ手法を用いることにより、 コンピュータにて高速に行 なわれるようになっている。

ところで、 F I G. 2 5に示すように、 本実施形態ではブーム制御系 (第 1制御系） 1 Α' にスティ ック制御系 （第 2制御系） 1 B' におけ るフィ一 ドバック制御偏差 （フィ一 ドバック偏差情報） が供給されると ともに、 スティ ック制御系 1 B' にブーム制御系 1 A' におけるフィ一 ドバック制御偏差が供給され、 各制御系 1 A' ， 1 Β' においてこのフ ィ一ドバック制御偏差に基づいてブーム Ζシリ ンダの制御目標値 （位置， 速度） の補正を行なうようになっている。

このため、 コントローラ 1は、 F I G. 2 5に示すように、 上記のブ ーム制御系 1 A' ， スティ ッ ク制御系 1 B' のほかに、 スティ ック制御 系 1 B' におけるフィ一 ドバック制御偏差に基づいてブーム制御系 1 A ' の制御目標値を補正するブーム （第 1 ) 補正制御系 1 1 Aとして、 ブ —ム （第 1 ) 補正値発生部 1 1 1 Aとブーム （第 1 ) 重み係数付加部 1 1 2 Aとをそなえるとともに、 ブーム制御系 1 A' におけるフィ ー ドバ ック制御偏差に基づいてスティ ック制御系 1 B' の制御目標値を補正す るスティ ック （第 2 ) 補正制御系 1 1 Bとして、 スティ ック （第 2 ) 補 正値発生部 1 1 1 Bとブーム （第 2 ) 重み係数付加部 1 1 2 Bとを有し ている。

ここで、 上記のブーム補正値発生部 1 1 1 Aは、 ステイ ツク制御系 1 Β' におけるフィ一 ドバック制御偏差 （以下、 単に制御偏差ということ がある） からブーム制御系 1 A' におけるブームシリ ンダ 1 2 0の制御 目標値を補正するためのブーム補正値 （ブーム修正量） を発生するもの で、 ここでは、 この F I G. 2 5中に示すように、 他の制御系であるス ティ ック制御系 1 B' からの制御偏差の大きさに略比例してブーム補正 値を大きくするように設定されている。

また、 ブーム補正値発生部 1 1 1 Βは、 ブーム制御系 1 A' における 制御偏差からスティ ック制御系 1 Β ' におけるスティ ックシリ ンダ 1 2 1の制御目標値を補正するためのブーム補正値を発生するもので、 上述 のブーム補正値発生部 1 1 1 Αと同様に、 他の制御系であるブーム制御 系 1 A' からの制御偏差の大きさに略比例してブーム補正値を大きくす るように設定されている。

さらに、 ブーム重み係数付加部 1 1 2 A, スティ ック重み係数付加部 1 1 2 Bは、 それぞれ対応するブーム補正値発生部 1 1 1 A, ステイ ツ ク補正値発生部 1 1 1 Bで発生したブーム補正値， スティ ック補正値に 対して重み係数を付加するもので、 ここでは、 例えば F I G . 2 6に示 すように、 ブーム補正値にはブーム重み係数付加部 1 1 2 Aにより実線 で示すような特性 （バケツ 卜 4 0 0の歯先位置と建設機械本体 1 0 0 と の距離に応じて付加する係数の正負が入れ代わるような特性） を有する ブーム重み係数がかけられる一方、 スティ ック補正値にはスティ ック重 み係数付加部 1 1 2 Bにより破線で示すような特性 （上記ブーム重み係 数と略逆特性） を有するスティ ック重み係数がかけられるようになって いる。

これにより、 各補正制御系 1 1 A , 1 1 Bでは、 各制御系 1 A ' , 1 Β ' における制御目標値を補正するための補正値が可変になり、 制御目 標値の補正を柔軟に行なうことができるようになる。 なお、 上述のよう な重み係数付加部 1 1 2 A ( 1 1 2 Β ) は各補正制御系 1 1 A， 1 1 B のいずれか一方のみに設けてもよいが、 ここでは、 このように各補正制 御系 1 1 A , 1 1 Bの両方に設けることで、 後述する制御偏差の相殺を 高速に行なえるようにしている。

以下、 上述のごとく構成されたコン 卜ローラ 1での制御目標値の補正 処理について説明する。 例えば、 法面掘削モード （バケツ 卜歯先直線掘 削モード） において、 バケツ 卜 4 0 0の歯先位置が建設機械本体 1 0 0 に近い場所に位置するときに、 ブーム 2 0 0 (ブームシリ ンダ 1 2 0 ) の制御がスティ ック 3 0 0 (スティ ックシリ ンダ 1 2 1 ) の制御に対し て遅れると、 スティ ック 3 0 0の動作速度が相対的に増加し、 ステイ ツ ク制御系 1 B ' において制御偏差が生じる。

この制御偏差はブーム補正制御系 1 1 Aのブーム補正値発生部 1 1 1 Aに入力され、 ブーム補正値発生部 1 1 1 Aは、 受けた制御偏差の大き さに応じて、 ブ一ムシリ ンダ 1 2 0の制御目標値を上げるためのブーム 補正値を発生するが、 今、 バケツ 卜 4 0 0の歯先位置が建設機械本体 1 0 0に近い場所に位置するので、 このブーム補正値にはブーム重み係数 付加部 1 1 2 Aにおいてその値を大きくするような正の重み係数がかけ られる （F I G . 2 6中の実線参照） 。

そして、 このように重み係数をかけられたブーム補正値はブ一ムシリ ンダ 1 2 0の目標値と加算され、 この結果、 ブームシリ ンダ 1 2 0の動 作速度が増加する。

一方、 このとき、 ブーム制御系 1 A ' で生じた制御偏差がスティ ック 補正制御系 1 1 Bのステイ ツク補正値発生部 1 1 1 Bに入力されており、 スティ ック補正値発生部 1 1 1 Bは、 受けた制御偏差の大きさに応じて、 上述のブーム補正値発生部 1 1 1 Aとは逆に、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の制御目標値を減少させるためのスティ ック補正値を発生するが、 今、 上述バケツ 卜 4 0 0の歯先位置が建設機械本体 1 0 0に近い場所に位置 するので、 このスティ ック補正値にはスティ ック重み係数付加部 1 1 2 Bにおいてその値を小さくするような負の重み係数がかけられる （F I G . 2 6中の破線参照） 。

そして、 このように重み係数をかけられたスティ ック補正値はスティ ックシリ ンダ 1 2 1の目標値と加算され、 この結果、 スティ ックシリ ン ダ 1 2 1の動作速度が減少する。

これにより、 ブーム制御系 1 A ' における制御偏差とスティ ック制御 系 1 B ' における制御偏差とが相互に相殺されることになり、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0は法面掘削モー ド （バケツ ト歯先直線掘削モ一 ド） での直線的な掘削作業を安定して高精度に行なうことができる。 なお、 バケツ 卜 4 0 0の歯先位置が建設機械本体 1 0 0から遠い場所 に位置するときに、 ブーム 2 0 0 (ブームシリ ンダ 1 2 0 ) の制御がス ティ ック 3 0 0 (スティ ックシリ ンダ 1 2 1 ) の制御に対して遅れると、 スティ ック 3 0 0の動作速度も遅れるが、 この場合は、 ブーム重み係数 付加部 1 1 2 Aにてブーム補正値に負の重み係数がかけられるとともに、 ブーム重み係数付加部 1 1 2 Bにてブーム補正値に正の重み係数がかけ られるので、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の動作速度が相対的に増加し制 御偏差が相互に相殺されることになる。

つまり、 上述のコン トローラ 1は、 ブ一ム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0 をそれぞれ制御する際、 自己以外の制御系 1 B ' ， 1 Α ' における制御 偏差に基づいて、 自己の制御系 1 A ' ， 1 Β ' における制御目標値を補 正しながらブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0を相互に連携して制御して、 常に、 各制御系 1 A ' ， 1 Βにおける制御偏差を無く した理想的な状態 でブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0を動作させるようになっているので ある。

本発明の第 4実施形態としての建設機械の制御装置は、 上述のように 構成されているので、 油圧ショベルを用いて、 F I G . 1 3に示すよう な目標法面角 αの法面掘削作業を半自動で行なう際に、 上記のような半 自動制御機能を実現することができる。 即ち、 油圧ショベルに搭載され たコントロ一ラ 1へ種々のセンサからの検出信号 （目標法面角の設定情 報を含む） が入力され、 このコントローラ 1力く、 これらのセンサからの 検出信号 （信号変換器 2 6を介したレゾルバ 2 0〜2 2での検出信号も 含む） に基づき、 電磁比例弁 3 Α， 3 Β , 3 Cを介して、 主制御弁 1 3， 1 4， 1 5を制御することにより、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0， バケツ 卜 4 0 0が所望の伸縮変位となるような制御を施して、 上記のよ うな半自動制御を実行するのである。

そして、 この半自動制御に際しては、 まず、 バケツ 卜歯先 1 1 2の移 動速度及び方向を、 目標法面設定角， スティ ックシリ ンダ 1 2 1及びブ 一ムシリ ンダ 1 2 0を制御するパイロッ 卜油圧， 車両傾斜角， エンジン 回転速度の情報より求め、 その情報を基に各シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2の目標速度を演算するのである。 この時エンジン回転速度の情報 はシリ ンダ速度の上限を決定する時必要となる。

また、 このときの制御は、 基本的に、 各シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2毎のフィー ドバックループとしているが、 本実施形態では、 前述し たように、 ブーム 2 0 0 (ブ一ムシリ ンダ 1 2 0 ) ， スティ ック 3 0 0 (スティ ックシリ ンダ 1 2 1 ) をそれぞれ制御する際、 自己以外の他の 制御系 1 B' , 1 Α' における制御偏差に基づいて、 自己の制御系 1 A ' ， I B' における制御目標値をそれぞれ補正制御系 1 1 A, 1 1 Bに おいて補正しながらブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0を相互に連携して 制御して、 常に、 各制御系 1 A' ， 1 Β' における制御偏差を無く した 理想的な状態でブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0を動作させる。

以上詳述したように、 本実施形態としての建設機械の制御装置では、 ブーム 2 0 0 (ブームシリ ンダ 1 2 0 ) ， スティ ック 3 0 0 (ステイ ツ クシリ ンダ 1 2 1 ) を、 従来のようにそれぞれ完全に独立したフィ― ド バック制御系により制御するのではなく、 自己以外の他の制御系 1 B' ， 1 A' における制御偏差に基づいて、 自己の制御系 1 A' , 1 B' にお ける制御目標値をそれぞれ補正制御系 1 1 Α, 1 1 Βにおいて補正しな がらブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0を相互に連携して制御して、 常に、 各制御系 1 A' ， 1 Βにおける制御偏差を無く した理想的な状態でブ一 ム 2 0 0， スティ ック 3 0 0を動作させるので、 あらゆる建設作業 （特 に、 バケツ 卜歯先直線掘削モー ドでの作業） を極めて高精度に行なうこ とができ、 作業の仕上げ精度を大幅に向上することができる。

さらに、 本実施形態では、 レゾルバ 2 0， 2 1 , 信号変換器 2 6を用 いて、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0の姿勢情報を、 それぞれ油圧シ リ ンダ 1 2 0， 1 2 1 2 1の伸縮変位情報を検出することによって簡便 に検出することができるので、 簡素な構成でブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0の姿勢情報を正確に得ることができる。

また、 F I G. 2 5を用いて説明したように、 ブーム補正制御系 1 1 Aにブーム補正値発生部 1 1 1 Aを設け、 スティ ック補正制御系 1 1 B にスティ ック補正値発生部 1 1 1 Bを設けるという簡素な構成で、 ブ一 ム制御系 1 A' の制御目標値を補正するためのブーム補正値， ステイ ツ ク制御系 1 B' の制御目標値を補正するためのスティ ック補正値をそれ ぞれ発生して、 確実に、 ブームシリ ンダ 1 2 0 , スティ ックシリ ンダ 1 2 1の制御目標値の補正を行なうことができるので、 補正処理時の信頼 性も向上する。

さらに、 ブーム補正制御系 1 1 Aに、 ブーム重み係数付加部 1 1 2 A を設けるとともに、 スティ ック補正制御系 1 1 Bに、 スティ ック重み係 数付加部 1 1 2 Bを設けることにより、 各補正値を必要に応じて可変に することが可能になっているので、 ブームシリ ンダ 1 2 0， スティ ック シリ ンダ 1 2 1の制御目標値の補正を柔軟に行なうことができ、 ブーム 2 0 0, スティ ック 3 0 0がどのような状態 （姿勢） にあっても常に最 適な補正， 制御を高速に行なうことができる。 なお、 このような重み係 数付加部 1 1 2 A ( 1 1 2 B) は各補正制御系 1 1 A, 1 1 Bのいずれ か一方のみに設けるようにしてもよい。

( 5 ) 第 5実施形態の説明

次に、 第 5実施形態にかかる建設機械の制御装置について、 主に F I G. 2 7, F I G. 2 8を用いて説明する。 なお、 この第 5実施形態が 適用される建設機械の全体構成は、 上述した第 1実施形態において F I G. 1等を用いて説明した内容と同様であり、 建設機械の制御系の概略 構成は、 上述した第 1実施形態において F I G. 2〜F I G. 4を用い て説明した内容と同様であり、 また、 この建設機械の代表的な半自動モ ― ドの態様については上述した第 1実施形態において F I G . 9〜F I G . 1 4を用いて説明した内容と同様であるので、 これらに相当する部 分については説明を省略し、 以下では、 主に第 1実施形態に対して異な る部分について説明する。

一般に、 油圧ショベルによる建設作業においては、 地面の水平均し

(法面形成） など、 バケツ 卜 4 0 0の歯先を直線的に動かす動作 （バゲ ッ ト歯先直線掘削モー ドと呼ばれる） が必要な場合がある。 この場合、 油圧ショベルの制御装置では、 ブーム 2 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 0 ) ， スティ ック 3 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 1 ) をそれぞれ電磁弁などを用い て電気的に独立してフィ一 ドバック制御することにより上記の動作を実 現している。

具体的には、 例えば、 スティ ック 3 0 0用の操作レバ一 （以下、 ステ ィ ック操作レバ一という） の操作位置から得られる目標バケツ 卜歯先位 置に基づいて各油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の目標位置 （制御目標値） を所定の演算により求め、 得られた目標値に基づいて各油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1をそれぞれ独立してフィ一 ドバック制御する。

従来の油圧ショベルの制御装置では、 目標バケツ 卜歯先位置から得ら れた制御目標値に基づいて、 各油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1をそれぞれ 独立してフィ一 ドバック制御するので、 例えば、 バケツ 卜 4 0 0が建設 機械本体 1 0 0に対して遠方に位置した状態からスティ ック 3 0 0を建 設機械本体 1 0 0側へ引いてバケツ 卜 4 0 0の歯先を直線的に動かそう とする場合に、 ブーム 2 0 0の位置偏差が小さく （遅れが少ない） 、 ス ティ ック 3 0 0の位置偏差が大きい （遅れが多い） と、 実際のバゲッ 卜 4 0 0の歯先位置が目標位置 （目標法面） より上方へずれた状態となつ てしまい、 結果として法面の仕上げ精度が大幅に低下してしまうという 課題がある。 そこで、 本発明の第 5実施形態の建設機械の制御装置では、 アーム部 材 （ブームあるいはスティ ック） の実際の位置 （姿勢） を考慮しながら アーム部材の動作を制御するように構成されており、 これにより、 所定 の建設作業の精度向上を図るものである。

まず、 本実施形態の建設機械の制御装置の全体構成について説明する と、 この建設機械の制御装置は、 上述した各実施形態と同様に、 シリ ン ダ 1 2 0〜 1 2 2や油圧モータや旋回モー夕のための油圧回路が設けら れており、 この油圧回路には、 エンジン 7 0 0によって駆動されるボン プ 5 1， 5 2 , 主制御弁 （コン トロールバルブ） 1 3， 1 4， 1 5等力く 介装されている （F I G . 2参照） 。

また、 本実施形態では、 この油圧回路に、 各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2 の伸縮変位速度がシリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2に作用する負荷に依存する

(例えば、 掘削作業時に地面から受ける力に応じて伸縮変位速度が遅く なる） ようなオープンセンタ型のものが適用されている。

また、 スティ ック操作レバー 8は設定された掘削斜面に対して平行方 向のバケツ ト歯先移動速度を決定するものとして使用され、 ブーム Zバ ケッ 卜操作レバ一 6は設定斜面に対して垂直方向のバケツ 卜歯先移動速 度を決定するものとして使用される。 従って、 スティ ック操作レバ一 8 とブーム/バゲッ 卜操作レバ一 6の同時操作時は設定斜面に対して平行 及び垂直方向の合成べク トルにてバケツ 卜歯先の移動方向とその速度が 決定されることになる。

また、 本実施形態では、 信号変換器 2 6 とブーム姿勢検出手段 （又は アーム部材姿勢検出手段） としてのレゾルバ 2 0とで、 ブーム油圧シリ ンダ 1 2 0の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段が構成され、 信 号変換器 2 6とスティ ック姿勢検出手段 （又はアーム部材姿勢検出手 段） としてのレゾルバ 2 1 とで、 スティ ック油圧シリ ンダ 1 2 1の伸縮 変位情報を検出する伸縮変位検出手段が構成されている。

次に、 本実施形態の要部構成について説明すると、 本実施形態では、 コン トローラ 1においてブームシリ ンダ 1 2 0， スティ ックシリ ンダ 1 2 1の目標速度を演算する際には、 特に、 法面掘削モー ドでのバケツ 卜 歯先 1 1 2の直線動作を高精度に行なえるように、 実際のブーム 2 0 0 及びスティ ック 3 0 0の姿勢を考慮してブームの目標速度を決定するよ うになつている。

このため、 本実施形態のコン トローラ 1は、 例えば F I G. 2 7に示 すように、 目標バケツ 卜歯先位置検出部 3 1， 演算目標スティ ック位置 設定部 （スティ ック制御目標値設定手段） 3 2, 演算目標ブーム位置設 定部 （ブーム制御目標値設定手段） 3 3， 実ブーム制御目標値演算手段 (実制御目標値演算手段） 3 4および合成目標ブーム位置演算部 （合成 制御目標値演算手段又は合成ブーム制御目標値演算手段） 3 5をそなえ て構成されている。 なお、 閉ループ制御部 1 A, 1 Bは、 それぞれ、 F I G. 3 , F I G. 4及び F I G. 2 4に示すものと同様に構成されて いる。

ここで、 目標バゲッ 卜歯先位置検出部 3 1は、 ブーム/スティ ック操 作レバー （アーム機構操作部材） 6の操作位置情報を検出するものであ り、 演算目標スティ ック位置設定部 （スティ ック制御目標値設定手段） 3 2は、 この目標バケツ 卜歯先位置検出部 3 1で検出された操作位置情 報からスティ ック制御のための目標スティ ック位置 （スティ ック制御目 標値） を所定の演算により求めるものである。

具体的に、 この演算目標スティ ック位置設定部 3 2では、 以下に示す 演算処理により、 目標バケツ ト歯先位置検出部 3 1で得られる操作レバ 一 6の操作位置情報としての目標バケツ 卜歯先位置 （X , ₁₅ ， y ₁₁₅ ) から演算目標スティ ック位置 （スティ ックシリ ンダ長） ス ₁₀₃/₁₀₅ を求 める （F I G. 8参照） 。 なお、 L i は固定長、 ス は可変長、 A _{i/i /k} は固定角、 e _i/j/k は可変角を表し、 Lの添字 i Z j は節点 i， j 間を表し、 A, 0の添字 i Z jノ kは節点 i， j , kを i→ j— kの 順に結ぶことを表す。 従って、 例えば L ^/^ は節点 1 0 1 と節点 1 0 2 との距離を表し、 Θ は節点 1 0 3〜 1 0 5を節点 1 0 3—節点 1 0 4—節点 1 0 5の順に結んだときにできる角度を表す。 ま た、 ここでも、 F I G. 8に示すように節点 1 0 1を X y座標の原点と 仮定する。

まず、 演算目標スティ ック位置ス ! は、 余弦定理により、 次式

(2-1) のように表される。

L

― 2 L L C O S Θ ノ

(2-1) しで、 上 己の L L は、 それぞれ既知の固定値で あるので、 S _{103 / 104 / 105} を求めればスティ ック位置ス ¾"求め ることができる。 F I G. 8より 0 ,。 。 は、

2 7Γ — A

' Θ Θ -¹ ί ) と表すことができる。 今、 上記の A ， A はそ れぞれ固定角であるので、 ,。 ₁₅ をそれぞれ 求めればよい。

まず、 S i t は、 余弦定理より、

Θ " C O S 〔 ( L

— 八 L L

(2-3) と表すことができる, ここで、 λ ( X + y であって、 X l l 5 ， y ₁₁₅ はそれぞれバケツ ト歯先位置検出部 3 1で得られた既知の値であ るから上記の式（2-3) により 0₁₀₁ハ。_4/1 が確定する。

一方、 0_{1 Q8/1}。_4/115 は、 余弦定理より、

Θ " C O S ， ス

" L ) / ^ L

(2-4) と表すことができる。 ここで、 上記の； 1_{1 ()4}/₁₁₅ は、

λ L L

— ί L L * C O S

(2-5) と表される。 さらに、 この式（2- 5) における 0 /i ₁₅ は、

Θ — 2 7Γ - A l l O A

^— Θ

と表され、 この式（2- 6) における 0₁₀₇ハ。_8/110 は、

Θ Θ Θ I) と表される。 そして、 この式（2- 7) における 0 。 ハ。 ， 0

_8/110 は、 それぞれ余弦定理より、

Θ " C O S k L λ

—— L l 07Z109 ノ 2 L l07 ス 〕

(2-8)

Θ " C O S C L λ

~~ L J / 2 L ス ノ

(2-9) と表すことができる。 ここで、 これらの式（2-8) , 式（2-9) におけるス は、 余弦定理より、 λ (L , + L ,

2 し i • し / 1 0 8 · C O S Θ 1 0 8 / 1 07 / 1 09 ノ

(2-10) と表され、 この式（2-10)における 0_{108 / 107 /},。₉ は F I G. 8力、ら分力、 るようにバゲッ ト角であるので、 バケッ 卜角センサとしての機能を果た す前述のレゾルバ 2 2で検出される角度情報をこの 0 ! O S/ I O T/ I O D とす れば、 上記の式（2-4) 〜式（2 10)により未知の値が順次確定し、 これに より式（2- 3) における , 8/^4/, ₁₅ が確定する。

従って、 式（2- 2) で示される 0 ^/! / s が確定し最終的に式（2- 1)で示される演算目標スティ ック位置 λ ,。_3/1。₅ が確定する。 なお、 本 実施形態では、 レゾルバ 2 2で検出される角度情報をバケッ 卜シリ ンダ 1 2 2の伸縮変位情報に信号変換器 2 6において変換しているので、 角 度情報の代わりにバゲッ 卜シリ ンダ長から上式（2- 10)における > _{1 ()8}/₁₀

7/ 1 09 を求めることもできる。

この場合、 F I G. 8より、 e n /'os は、

Θ】08/ 1 07 1 09 = 2 71— A 1 0 5 / 1 07/ 1 08 ~ A l 0 5/ 1 0 7/ 1 06

~ Θ 1 06 / 1 0 7 / 1 09 (2 1 と表される。 ここで、 この式（2 11)における S ^ e / m^ g は、 余弦定 理より、

Θ 1 06/ 1 07/ 1 09 " C O S L L 1 06 / 1 0 7 + L lO 09

^— λ 1 06 / 1 09 / 2 L 1 06 / 1 00 7 1 0 7 / 1 09〕

(2-12) と表すことができる。 この式（2 - 12)における； I _106/1。₉ 力くバケツ 卜シリ ンダ 1 2 2の伸縮変位情報から得られるバケツ トシリ ンダ長であるので. 式（2-11)で示す 0 i ₉ が確定し、 その後は同様に、 式（2-1) 式（2-10)により演算目標スティ ック位置ス ハ。₅ が求められる。 次に、 上述の演算目標ブーム位置設定部 （ブーム制御目標値設定手 段） 3 3について説明すると、 この演算目標ブーム位置設定部 3 3は、 目標バケツ ト歯先位置検出部 3 1で検出された操作位置情報からブーム 制御のための演算目標ブーム位置 （ブーム制御目標値） を所定の演算に より求めるものであり、 これら目標バケツ ト歯先位置検出部 3 1 と演算 目標ブーム位置設定部 3 3 とにより演算制御目標値設定手段が構成され ている。 そして、 ここでは、 次のような演算処理により、 演算目標ブ一 ム位置 （ブ一ムシリ ンダ長） A ^ s/m (F I G. 8参照） を求めるよ うになつている。

演算目標ブーム位置ス _2/111 は、

λ 1 02/ 1 1 1 ⁼ L 1 0 1 / 1 0 + L I 0 1 / 1 1 1

― I L 1 0 1 / 1 0 * L 1 0 1 / 1 1 1 C 0 S ^ 1 0 1 )

(2-13) と表すことができる。 ここで、 この式（2- 13)における 0 ₁₀₂ は' Θ 1 02 1 0 1 / 1 1 1 = A X b m + A 1 02 / 1 0 1 / 1 0 + Θ b m · ' (2-14) と表すことができ、 この式（2-14)における b mは、

6' b m= 6^l ! 0 4 / 1 0 1 1 1 5 + t a n " ¹ ( y 1 1₅ / x i 1 ₅ ) · · (2-15) と表すことができ、 さらに、 この式（2-15)における 0 ,。4 ^ ' 1 1 5 は、

Θ 1 04 / 1 0 1 / 1 1 5 " C O S [ L 1 0 1 X 1 0 4 + 1 0 1 / 1 1 5

"~ λ 1 0 4 / 1 1 5 ) / 2 L 1 0 1 / 1 0 4 · λ 1 0 1 / 1

(2-16) と表すことができる。 ここで、 この式（2-16)における λ ₁₅ は、 λ . o i / i i a = (x 5 ² + y _{1 15} ²) ^1/2 (2 - 17) と表され、 この式（2- 17)における X _{1 1 5} ， y _{l l 5} に、 目標バケツ ト歯先 位置検出部 3 1で検出された操作位置情報としての目標バケツ 卜歯先位 置 （x _{1 15} , y u s ) を代入すれば、 式（2- 13)〜式（2-16)より、 演算目 標ブーム位置 λ _{102/ 1} , t が求められる。 なお、 ス _104/115は、 上記式（2 - 5) より求めた値を使用する。

また、 上述の実ブーム制御目標値演算手段 3 4は、 ブーム 2 0 0及び スティ ック 3 0 0の実際の姿勢情報からブーム制御のための実目標ブー ム位置 （実ブーム制御目標値） を求めるもので、 このために、 実バケツ 卜歯先位置演算部 3 4 Aと実目標ブーム位置演算部 （実ブーム制御目標 値演算部） 3 4 Bとを有して構成されている。

ここで、 実バケツ 卜歯先位置演算部 3 4 Aは、 実際のブームシリ ンダ 1 2 0 , スティ ックシリ ンダ 1 2 1及びバゲッ トシリ ンダ 1 2 2の位置 (各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の伸縮変位情報） 、 つまり、 ブーム 2 0 0 及びスティ ック 3 0 0の実際の姿勢情報から実際のバケツ 卜 4 0 0の歯 先位置 （実バケツ 卜歯先位置） を演算により求めるもので、 ここでは、 次のような演算処理により、 実際のブームシリ ンダ位置 （ス ) , スティ ックシリ ンダ位置 （ス 5 ) から実バゲッ ト歯先位置 （X ₅ ， y , ： F I G. 8参照） を求めるようになつている。

まず、 X 1 1 5 ， Υ 1 5 は、 それぞれ、

Χ ι ΐ 5 = λ , 0 1 / 1 0 5 · c o s 0 b t (2-18) y i i 5 ⁼ス 1 0 1 / 1 0 5 · s i n Θ b t (2-19) と表すことができるので、 これらの式（2- 18)， 式（2- 19)における 0 b t を求めれば実際のバケツ 卜歯先位置を求めることができる。 ここで、 こ の 0 b tは、

Θ b t = Θ b m - θ /ι ο . /ι i s (2-20) と表すことができるので、 0 b m， 0 をそれぞれ求めれば よいことになる。 そこで、 まず、 e i ^/ i/ u s を求める。 この 0 _{1 () 4}/ 1₀₁川 ₅ は F I G. 8より、

Θ 二 C O S L 八 —— λ 1 0 4ノ 1 1 5— ) 2 L 1 0 1 1 0 4 · λ 1 0 1 / 1 1 ]

(2-21) と表すことができる。 そして、 この式（2-21)における； I ,。_1/115は、 λ 1 0 1 / 1 1 5 ⁼ V 1 0 1 / 1 04 + λ 1 04 / 1 1 5

~ 2 L 1 04 / 1 1 5 · λ 1 04/1 15 · Ο Ο 8 0 1 Ο 1/ 1 Ο 4/ 1 1 5

(2-22) と表すことができ、 さらに、 この式（2-22)における 0₁₀₁ハ。 _4/115 は、

Θ 1 0 1 / 1 04 / 1 1 5 = L 71 ^— A lOl/ 1 04 / 1 0 3 ~ A 105/ 1 0 4 / 1 0 8

― Θ 1 0 8 / 1 0 4 / 1 1 5 一 Θ 1 03 1 04 / 1 0 5

(2-23) と表すことができる。 なお、 上記の式（2- 22)における λ _{1 ()4}/₁₁₅ は前記 の式（2 5) より求められ、 上記の式（2- 23)における 0 ^ハ。^^ は前 記の式（2- 4) より求められる。 そして、 上記の式（2- 23)において未知で ある 0 t 03/ 1 04 / 1 0 5 は、

Θ 1 03/ 1 04 / 1 05 " C O S I. L 1 03 / 1 0 4 + L 1 0 4 / 1 05

1 03/ 1 0 5 1 04 * L 1 0 4 / 1 05 )

(2-24) と表すことができる。 ここで、 F I G. 8より上記のス t / ! o sは、 ス ティ ックシリ ンダ長 （実スティ ックシリ ンダ位置） であることが分かる ので、 レゾルバ 2 1で得られる実際のスティ ック 3 0 0の角度情報を信 号変換器 2 6で変換した伸縮変位情報からこのスティ ックシリ ンダ長を 求めれば、 式（2- 24)により 0 ^/m i o s が確定し、 この結果、 順次、 式（2-22)〜式（2 - 23)の各未知数が確定し、 式（2- 21)で表される Θ _104/10

1 / 1 ! 5 が確定する。

一方、.上記の式（2- 20)における 6> b mは、 F I G. 8より、

^ b m^ 01 02/ 1 0 1 1 1 1 ^— A 1 0 2 / 1 0 1 / 1 04 — A X b Γτι * · · · (2-25) と表すことができ、 さらに、 この式（2 25)における ,'。₂ 。 は、 余弦定理により、

Θ 1 0 2/ 1 0 1 / 1 1 1 ™ C O S L l O l/ 1 0 2 + L 1 0 1 / 1 1 1 1 0 2 1 1 1 Z 2 L 1 0 1 / 1 0 2 * L 1 0 1 / 1 1 〕

(2-26) と表すことができる。 ここで、 この式（2-26)におけるス，。_2/1 , ,はブー ムシリ ンダ長 （実ブームシリ ンダ位置） であるので、 レゾルバ 2 0で得 られる実際のブーム 2 0 0の角度情報を信号変換器 2 6で変換した伸縮 変位情報からこのブームシリ ンダ長を求めれば、 式（2- 26)により Θ _102/ ,οι/, , が確定し、 この結果、 式（2-25)で表される 0 b mが確定する。 これにより、 式（2- 20)における 0 b m Θ がそれぞれ確 定し、 最終的に、 式（2- 18)， 式（2-19)より、 実バケツ 卜歯先位置 （x , y , ) が求められる。

さらに、 上述の実目標ブーム位置演算部 （実ブーム制御目標値演算部 ) 3 4 Bは、 この実バケツ ト歯先位置演算部 3 4 Aで得られたバケツ 卜 4 0 0の歯先位置情報から上記の実目標ブーム位置を求めるものである。 なお、 この実目標ブーム位置は、 実バケツ 卜歯先位置演算部 3 4 Aで得 られた実バケツ 卜歯先位置を用いて、 演算目標ブーム位置設定部 3 3 と 同様の演算処理 〔式（2- 13)〜式（2-17)参照〕 を行なうことにより求めら れるようになっている。

また、 合成目標ブーム位置演算部 （合成制御目標値演算手段又は合成 制御目標値演算手段） 3 5は、 この実目標ブーム位置演算部 3 4 Bで得 られた実目標ブーム位置と演算目標ブーム位置設定部 3 3で得られた演 算目標ブーム位置とから合成目標ブーム位置 （合成ブーム制御目標値） を求めるものである。

そして、 本実施形態では、 この合成目標ブーム位置演算部 3 5で得ら れた台成目標ブーム位置に基づいて、 制御部 1 A , ブームシリ ンダ 1 2 0からなるブ一ム制御系 1 A ' によって、 ブーム 2 0 0が所定の姿勢と なるように、 ブームシリ ンダ 1 2 0をフィードバック制御するようにな つている。

つまり、 本実施形態では、 スティ ック制御系 1 B ' が、 目標スティ ッ ク位置とスティ ック姿勢検出手段としてのレゾルバ 2 1にて検出された スティ ック 3 0 0の伸縮変位情報 （姿勢情報） とに基づいて、 スティ ッ クシリ ンダ 1 2 1をフィー ドバック制御するとともに、 ブーム制御系 1 A ' 力く、 合成目標ブーム位置とブーム姿勢検出手段としてのレゾルバ 2 0にて検出されたブーム 2 0 0の伸縮変位情報 （姿勢情報） とに基づい て、 ブーム 2 0 0が所定の姿勢となるように、 ブ一ムシリ ンダ 1 2 0を フィ一 ドバック制御するようになっている。

ただし、 各フィー ドバック制御では、 F I G . 2 4に示すように速度 情報を入力としているので、 上記のバケツ ト歯先位置， スティ ック Zブ —ム位置などの各位置情報は微分処理を施すなどして速度情報に変換し て用いられるようになつている。

これにより、 コントローラ 1は、 ブーム/バゲッ 卜操作レバ一 6の操 作位置情報から演算により得られる理想とする演算目標スティ ック位置， 演算目標ブーム位置 （ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0をそれぞれ目標 とする姿勢に制御するための理想的な目標値） と、 ブーム 2 0 0及びス ティ ック 3 0 0の実際の 勢から求めた実際の姿勢を考慮した実目標ブ —ム位置とを合成した合成目標ブーム位置に基づいて、 ブ一ムシリ ンダ 1 2 0を制御することができ、 常に、 実際のブーム 2 0 0及びスティ ッ ク 3 0 0の姿勢を自動的に考慮しながら、 且つ、 簡便にブーム 2 0 0の 姿勢を制御することができる。

ここで、 具体的に、 上述の合成目標ブーム位置演算部 3 6は、 実目標 ブーム位置演算部 3 4 Bで得られた実目標ブーム位置及び演算目標ブー ム位置設定部 3 3で得られたブーム制御目標値に所定の重み情報を付加 して合成目標ブーム位置を求めるようになつており、 ここでは、 F I G . 2 7中に示すように、 演算目標ブーム位置に重み係数 "W" (第 1係 数： ただし、 0≤W≤ 1 ) を付加 （乗算） し、 実目標ブーム位置に重み 係数 " 1 —W" (第 2係数） を付加 （乗算） することにより、 合成目標 ブーム位置を求めるようになつている。

つまり、 上記の各重み係数は、 ここでは、 それぞれ共に 0以上 1以下 の数値をとるように設定され、 且つ、 その和が 1 となるように設定され ているのである。 従って、 演算目標ブーム位置及び実目標ブーム位置の いずれを重視するかを簡便に変更することができるとともに、 一方の重 み係数 "W" を設定するだけで、 演算目標ブーム位置及び実目標ブーム 位置のいずれを重視するかを設定することができるようになる。

なお、 上記の重み係数 "W" としては、 本実施形態では、 例えば F I G . 2 8に模式的に示すように、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の長さが長 くなる （伸長量が大きくなる） 、 つまり、 スティ ック 3 0 0が建設機械 本体 1 0 0に近づく ほど小さくなるように設定されており、 これにより、 合成目標ブーム位置演算部 3 6は、 スティ ック 3 0 0が建設機械本体 1 0 0から離れるほど、 実目標ブーム位置を重視して合成目標ブーム位置 を求めることになる。

従って、 例えば法面掘削モー ドにおいてバケツ 卜 4 0 0の歯先 1 1 2 を直線的に動かすべく、 バゲッ 卜 4 0 0 (スティ ック 3 0 0 ) が建設機 械本体 1 0 0に近づくにつれてブーム 2 0 0を徐々に下方に下げるとい う動作を行なうときには、 実際のバケツ 卜 4 0 0の歯先位置 （ブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0の実際の姿勢） を考慮した実目標ブーム位置 を重視してブーム制御が行なわれることになり、 ブーム 2 0 0がその重

0 0 量のために演算目標ブーム位置より速く下がってしまつてバケッ ト 4 0 0の歯先位置の動きが乱れるといつた現象を確実に防止できる。

本発明の第 5実施形態としての建設機械の制御装置は、 上述のように 構成されているので、 油圧ショベルを用いて、 F I G . 1 3に示すよう な目標法面角 αの法面掘削作業を半自動で行なう際に、 上記のような半 自動制御機能を実現することができる。 即ち、 油圧ショベルに搭載され たコン卜ローラ 1へ種々のセンサからの検出信号 （目標法面角の設定情 報を含む） が入力され、 このコン トローラ 1力く、 これらのセンサからの 検出信号 （信号変換器 2 6を介したレゾルバ 2 0〜 2 2での検出信号も 含む） に基づき、 電磁比例弁 3 Α , 3 Β , 3 Cを介して、 主制御弁 1 3， 1 4 , 1 5を制御することにより、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0 , バケツ ト 4 0 0が所望の伸縮変位となるような制御を施して、 上記のよ うな半自動制御を実行するのである。 そして、 この半自動制御に際して は、 まず、 バケツ 卜歯先 1 1 2の移動速度及び方向を、 目標法面設定角， スティ ックシリ ンダ 1 2 1及びブ一ムシリ ンダ 1 2 0を制御するパイ口 ッ ト油圧， 車両傾斜角， エンジン回転速度の情報より求め、 その情報を 基に各シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2の目標速度を演算するのである。 ただし、 本実施形態では、 このとき、 F I G . 2 7を用いて説明した ように、 実際のブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0の姿勢を考慮してブ —ムの目標速度 （目標位置） を決定する。 すなわち、 操作レバー 6の操 作位置情報から理想とする演算目標スティ ック位置， 演算目標ブーム位 置を求めるとともに、 ブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0の実際の姿勢 を考慮して実目標ブーム位置を求め、 これらの各位置情報を合成して台 成目標ブーム位置を求める。 そして、 コントローラ 1は、 この合成目標 ブーム位置に基づいて、 ブームシり ンダ 1 2 0をフィー ドバック制御す る。 以上のように、 本実施形態にかかるシステムでは、 コン トローラ 1に て、 理想とする演算目標ブームノスティ ック位置と、 スティ ック 2 0 0 及びブーム 3 0 0の実際の姿勢を考慮した実目標ブーム位置とを合成し た台成目標ブーム位置に基づいて、 ブームシリ ンダ 1 2 0を制御するの で、 常に、 実際のブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0の姿勢を自動的に 考慮しながら、 且つ、 簡便にブームの姿勢を制御することができる。 従って、 少なく ともブームシり ンダ 1 2 0を制御すればよいから制御 系 1 A ' ， 1 Bを簡易な構成にしながら、 あらゆる建設作業 （特に、 法 面掘削作業） を極めて容易且つ高精度に行なうことができ、 法面の仕上 げ精度を大幅に向上させることができる。

また、 本実施形態では、 スティ ック制御系 1 B ' が、 演算目標スティ ック位置とスティ ックの姿勢情報 （スティ ックシリ ンダ長） とに基づい て、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1をフィ一 ドバック制御するとともに、 ブ —ム制御系 1 A ' が、 合成目標ブーム位置とブームの姿勢情報 （ブーム シリ ンダ長） とに基づいて、 ブーム 2 0 0が所定の姿勢となるように、 ブームシリ ンダ 1 2 0をフィ一 ドバック制御するので、 簡素な構成で、 上記の制御を実現でき、 本装置の低コス 卜化にも寄与する。

また、 このときスティ ックシリ ンダ 1 2 1の伸縮変位情報からスティ ック 3 0 0の姿勢情報を検出し、 ブームシリ ンダ 1 2 0の伸縮変位情報 からブーム 2 0 0の姿勢情報を検出するので、 簡便且つ正確にスティ ッ ク 3 0 0及びブーム 2 0 0の実際の姿勢を検出することができ、 極めて 簡素な構成でブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0の姿勢検出精度を向上 させることができる。

さらに、 上述の実ブーム制御目標値演算手段 3 4では、 実バケツ 卜歯 先位置演算部 3 4 Aにて、 ブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0の実際の 姿勢情報からバケツ 卜歯先位置を演算し、 実目標ブーム位置演算部 3 4

0 2 Bにて、 この実バケツ 卜歯先位置演算部 3 4 Aで得られたバケツ 卜歯先 位置から実目標ブーム位置を求めるので、 バケツ 卜歯先位置が正確に所 望の位置となるようにブームシリ ンダ 1 2 0を制御することができ、 法 面掘削時などにおいては極めて高精度に法面を形成することが可能にな る。

また、 合成目標ブーム位置演算部 3 5では、 演算目標ブーム位置に重 み係数 " W ( 0≤W≤ 1 ) " ( F I G . 2 7参照） を付加するとともに、 実目標ブーム位置に重み係数 " 1 —W" を付加して、 合成目標ブーム位 置を求めるので、 演算目標ブーム位置及び実目標ブーム位置のいずれを 重視するかを簡便に変更することができるとともに、 一方の重み係数

"W" を設定するだけで、 演算目標ブーム位置及び実目標ブーム位置の いずれを重視するかを設定することができ、 各目標値の合成処理を極め て高速に行なうことができる。

さらに、 上記の重み係数 "W" は、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の伸長 量が大きくなるほど小さくなるように設定されているので （F I G . 2 8参照） 、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の伸長量が大きくなるほど実目標 ブーム位置を重視した制御が行なわれ、 これにより、 例えば、 スティ ッ クシリ ンダ 1 2 1の伸長量が大きくなるにつれてブーム 2 0 0の高重量 のために生じる理想の姿勢からの誤差を効果的に抑制して、 ブーム 2 0 0を所定の姿勢に高精度に制御できる。

また、 本実施形態では、 ブームシリ ンダ 1 2 0及びスティ ックシリ ン ダ 1 2 1のための油圧回路がオープンセンタ型のもので、 油圧シリ ンダ に作用する負荷に応じてシリ ンダ式ァクチユエ一夕の伸縮変位速度が変 化するが、 上述のごとく ブーム 2 0 0及びスティ ック 3 0 0の実際の姿 勢を考慮してシリ ンダ 1 2 0を制御することは非常に有効となり、 建設 作業精度を大幅に向上させることが可能になる。 なお、 本実施形態では、 実目標ブーム位置， 演算目標ブーム位置から 求めた合成目標ブーム位置に基づいて、 一対のアーム部材としてのブー ム 2 0 0， スティ ック 3 0 0のうちのブーム 2 0 0 (ブ一ムシリ ンダ 1 2 0 ) を制御しているが、 逆に、 実目標スティ ック位置， 演算目標ステ イ ツク位置から合成目標スティ ック位置を求めて、 この合成目標スティ ック位置に基づいて、 スティ ック 3 0 0 (スティ ックシリ ンダ 1 2 1 ) を制御するようにしてもよい。

( 6 ) 第 6実施形態の説明

次に、 第 6実施形態にかかる建設機械の制御装置について、 主に F I G. 2 9〜F I G. 3 0を用いて説明する。 なお、 この第 6実施形態が 適用される建設機械の全体構成は、 上述した第 1実施形態において F I G. 1等を用いて説明した内容と同様であり、 建設機械の制御系の概略 構成は、 上述した第 1実施形態において F I G. 2〜F I G. 4を用い て説明した内容と同様であり、 また、 この建設機械の代表的な半自動モ 一 ドの態様については上述した第 1実施形態において F I G. 9〜F I G. 1 4を用いて説明した内容と同様であるので、 これらに相当する部 分については説明を省略し、 以下では、 主に第 1実施形態に対して異な る部分について説明する。

さて、 一般的な油圧ショベルでは、 例えば水平均し動作等のようにバ ケッ 卜 4 0 0の歯先を直線的に動かす操作 （レイキング） を、 コント口 —ラにより自動的に行なう場合、 油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2 に対して作動油の給排を行なう油圧回路中の電磁弁 （制御弁機構） を電 気的に P I Dフィ一 ドバック制御することにより、 油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2の伸縮動作を制御して、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0， バケツ 卜 4 0 0の姿勢を制御している。

油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2の伸縮動作を制御する油圧回路 では、 通常、 エンジン （原動機） で駆動されるポンプによって作動油圧 が生成されている。 このとき、 エンジンの回転速度が外部負荷等により 変動すると、 その変動に伴ってポンプの回転速度が変動してポンプの吐 出量 （吐出能力） も変動し、 たとえ電磁弁への指令値 （電流） が同じで あっても、 油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2での伸縮速度が変化し てしまう。 結果として、 バケツ 卜 4 0 0の姿勢制御精度が悪化し、 バゲ ッ ト 4 0 0による水平均し面等の仕上げ精度が悪化することになる。 そこで、 上述のようなエンジンの回転速度変動に対応すべく、 ポンプ として吐出量可変型 （吐出圧可変型， 可変容量型） のポンプを用い、 そ のポンプにおける傾転角を調整することにより、 エンジンの回転速度 (つまりはポンプの回転速度） が変動してもポンプの吐出能力が一定に なるように制御することも考えられるが、 このような傾転角制御では、 応答性が悪いため、 目標とするシリ ンダ伸縮速度を確保できず、 仕上げ 精度の悪化を免れることはできない。

そこで、 本発明の第 6実施形態としての建設機械の制御装置は、 この ような課題を解決するものであり、 エンジン （原動機） におけるポンプ の吐出能力変動要因が生じても、 その変動に迅速に対応してシリ ンダ式 ァクチユエ一夕の動作速度を確保できるようにして、 仕上げ精度の向上 を図るようにしたものである。

まず、 本実施形態の建設機械の制御装置の全体構成について説明する と、 すでに説明した F I G . 2を用いて説明したように、 シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2や上記の油圧モータや旋回モータのための油圧回路 （流体圧 回路） が設けられており、 この油圧回路には、 エンジン （ディーゼルェ ンジン等の回転出力型原動機） 7 0 0によって駆動される吐出量可変型 (吐出圧可変型， 可変容量型） のポンプ 5 1， 5 2のほか、 ブーム用主 制御弁 （コントロールバルブ， 制御弁機構） 1 3， スティ ック用主制御 弁 （コン トロールバルブ， 制御弁機構） 1 4， バケツ 卜用主制御弁 （コ ン卜ロールバルブ， 制御弁機構） 1 5等が介装されている。 吐出量可変 型のポンプ 5 1， 5 2は、 それぞれ、 後述するエンジンポンプコントロ —ラ 2 7によって傾転角を調整することにより、 油圧回路への作動油の 吐出量を変更できる構成になっている。 なお、 F I G . 2において、 各 構成要素管を接続するラインが実線である場合には、 そのラインが電気 系統であることを示し、 各構成要素管を接続するラインが破線である場 合には、 そのラインが油圧系統であることを示している。

また、 エンジンポンプコン卜ローラ 2 7は、 エンジン回転速度センサ 2 3からのエンジン回転数情報を受けて、 エンジン 7 0 0および前述し た吐出量可変型 （吐出圧可変型， 可変容量型） のポンプ 5 1， 5 2の傾 転角を制御するもので、 コントローラ 1 との間で協調情報を遣り取りで きるようになつている。

また、 本実施形態の制御装置では、 F I G . 2 9に示すコントローラ 1における制御部 1 A〜 1 Cが、 レゾルバ 2 0〜 2 2で検出された検出 結果 （実際には信号変換器 2 6により変換された結果） に基づいてブー ム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0 , バゲッ ト 4 0 0が所定の姿勢となるよう に電磁比例弁 3 A〜 3 Cへ制御信号 （電磁弁指令値） をそれぞれ供給し、 シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2をそれぞれ制御する制御手段として機能する。 また、 本実施形態では、 ポンプ 5 1， 5 2を駆動する原動機が回転出力 型のエンジン （ディ一ゼルエンジン） 7 0 0であり、 前述したエンジン 回転速度センサ 2 3力 エンジン 7 0 0の回転数をポンプ 5 1 , 5 2の 吐出能力変動要因として検出する変動要因検出手段として機能している _c そして、 F I G . 2 9に示すように、 コントローラ 1において、 制御 部 1 A , I B , 1 Cの後段には、 それぞれ補正回路 （補正手段） 6 O A , 6 0 B , 6 0 Cがそなえられている。 各補正回路 （補正手段） 6 0 A〜 6 0 Cは、 エンジン回転速度センサ 2 3によりポンプ 5 1， 5 2の吐出 能力変動要因が検出されるとその吐出能力変動要因に応じて各制御部 1 A〜 1 Cからの電磁弁指令値を補正するもので、 より具体的には、 各制 御部 1 A〜 1 Cからの電磁弁指令値をェンジン回転速度センサ 2 3の検 出結果に応じて補正し、 その補正によって得られた修正電磁弁指令値を 各電磁比例弁 3 A〜3 Cへ出力するものである。 各補正回路 6 0 A〜 6 0 Cの詳細な構成を F I G . 3 0に示す。

この F I G . 3 0に示すように、 各補正回路 6 0 A〜 6 0 Cは、 それ ぞれ減算器 6 0 a , エンジン回転補償テーブル 6 0 bおよび乗算器 6 0 cを有して構成されている。

減算器 （偏差演算手段） 6 0 aは、 エンジン回転速度設定値 （基準回 転数情報） とエンジン回転速度センサ 2 3で検出されたエンジン 7 0 0 の実エンジン回転速度 （実回転数情報） との偏差、 〔エンジン回転速度 設定値〕 一 〔実エンジン回転速度〕 を算出するものである。

ここで、 エンジン回転速度設定値は、 オペレータがスロッ トルダイヤ ノレ （図示省略） を操作することによって設定されるもので、 そのスロッ トルダイヤルの位置に応じた情報が、 エンジン回転速度設定値としてコ ントローラ 1を構成するメモリ （例えば R A M ) 上の所定領域もしくは レジスタに設定される。 つまり、 本実施形態では、 図示省略のスロッ 卜 ルダイヤルと、 メモリ上の所定領域もしくはレジスタと力 エンジン 7 0 0の基準回転数情報を設定する基準回転数設定手段として機能する。 また、 エンジン回転速度補償テーブル 6 0 bおよび乗算器 6 0 cは、 減算器 6 0 aで得られた偏差に応じて電磁弁指令値 （制御信号） を補正 するための補正情報を演算する補正情報演算手段として機能するもので ある。

そのエンジン回転速度補償テーブル 6 0 bは、 減算器 6 0 aからの偏 差に応じた電磁弁指令値を補正するための補正係数 （補正情報） を出力 するためのもので、 コントローラ 1を構成するメモリ （例えば R O M, R A M) に予め記憶されており、 テーブルルックアップ手法を用いるこ とにより、 減算器 6 0 aからの偏差に応じた補正係数が読み出されるよ うになつている。

そして、 乗算器 6 0 cは、 各制御部 1 A〜 l Cからの電磁弁指令値と エンジン回転速度補償テーブル 6 0 bから読み出された補正係数とを乗 算し、 修正電磁弁指令値として各電磁比例弁 3 A〜 3 Cへ出力するもの である。

エンジン回転速度補償テーブル 6 0 bにおいては、 例えば F I G . 3

0に示すように、 減算器 6 0 aにより算出されたエンジン回転速度偏差 に対して線型な補正係数が設定されている。

具体的に、 エンジン回転速度設定値と実ェンジン回転速度とが等し L、 場合 （偏差 0の場合） には、 補正係数として 1が設定されており、 乗算 器 6 0 cからは各制御部 1 A〜 1 Cからの電磁弁指令値が変更されるこ となくそのまま出力されるが、 実エンジン回転速度が低下した場合 （偏 差が正の値になった場合） には、 ポンプ 5 1， 5 2の吐出量が減少して いるので、 その減少分だけ各電磁比例弁 3 A〜 3 Cへの指令値 （電流） を大きくするよう、 1よりも大きい補正係数が設定されており、 その補 正係数により、 乗算器 6 0 cからは各制御部 1 A〜 1 Cからの電磁弁指 令値が大きく変更されて出力される。

逆に、 実エンジン回転速度が増大した場合 （偏差が負の値になった場 合） には、 ポンプ 5 1， 5 2の吐出量が増加しているので、 その増加分 だけ各電磁比例弁 3 A〜 3 Cへの指令値 （電流） を小さくするよう、 1 よりも小さい補正係数が設定されており、 その補正係数により、 乗算器 6 0 cからは各制御部 1 A〜 1 Cからの電磁弁指令値が小さく変更され て出力される。

なお、 エンジン回転速度補償テーブル 6 0 bにおける補正係数につい ては、 ェンジン回転速度偏差の全域に亘つて線型に設定してもよいし、 上限値および下限値を設けてもよい。

本発明の第 6実施形態としての建設機械の制御装置は、 上述のように 構成されているので、 エンジン回転速度センサ 2 3によりエンジン 7 0 0におけるポンプ 5 1 , 5 2の吐出能力変動要因 （エンジン 7 0 0の回 転数変動） が検出されると、 各補正回路 6 0 A〜 6 0 Cにより、 その変 動に応じて、 各制御部 1 A〜 1 Cから電磁比例弁 3 A〜 3 Cへの指令値 が補正されるので、 ポンプ 5 1， 5 2の吐出能力変動要因が生じてもそ の変動に応じた電磁比例弁 3 A〜 3 Cつまりは主制御弁 1 3〜 1 5の制 御がなされ、 その変動に迅速に対応してシリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の動作 速度を確保することができる。

より具体的に説明すると、 エンジン 7 0 0の回転速度が低下すると、 各補正回路 6 0 A〜 6 0 Cにおいて、 各制御部 1 A〜 1 Cからの電磁弁 指令値に、 回転速度偏差に応じた 1よりも大きい補正係数が乗算され、 当初の値よりも大きくなるように修正されて、 その修正電磁弁指令値が 各電磁比例弁 3 A〜 3 Cに供給されることになる。 従って、 エンジン 7 0 0の回転数低下に伴うポンプ 5 1 , 5 2の吐出量減少分に応じた電磁 比例弁 3 A〜 3 C (主制御弁 1 3〜： 1 5 ) の制御がなされ、 各シリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2の動作速度が確保される。

逆に、 エンジン 7 0 0の回転速度が増大すると、 各補正回路 6 0 A〜 6 0 Cにおいて、 各制御部 1 A〜 l Cからの電磁弁指令値に、 回転速度 偏差に応じた 1よりも小さい補正係数が乗算され、 当初の値よりも小さ くなるように修正されて、 その修正電磁弁指令値が各電磁比例弁 3 A〜 3 Cに供給されることになる。 従って、 エンジン 7 0 0の回転数低下に 伴うポンプ 5 1， 5 2の吐出量増加分に応じた電磁比例弁 3 A〜 3 C

(主制御弁 1 3〜 1 5 ) の制御がなされ、 各シリ ンダ 1 2 0 ~ 1 2 2の 動作速度が確保される。

エンジン回転速度センサ 2 3による制御精度悪化の防止については、 以下のとおりである。 即ち、 目標バケツ 卜歯先速度の補正については、 目標バケツ ト歯先速度は操作レバー 6， 8の位置とエンジン回転速度と により決定される。 また、 油圧ポンプ 5 1 , 5 2はエンジン 7 0 0に直 結されているため、 エンジン回転速度が低い時、 ポンプ吐出量も減少し、 シリ ンダ速度が減少してしまう。 そのため、 エンジン回転速度を検出し、 ポンプ吐出量の変化に台うように目標バケツ 卜歯先速度を算出している のである。 このような動作は、 本実施形態では、 前述した補正回路 6 0 A〜 6 0 Cによる動作と並列的に行なわれている。

このようにして、 コントローラ 1にて、 各種の制御がなされるが、 本 実施形態にかかるシステムでは、 エンジン回転速度センサ 2 3によりェ ンジン 7 0 0の回転数変動が検出されると、 その回転数変動量 （実ェン ジン回転速度とェンジン回転速度設定値との偏差） に応じて各電磁比例 弁 3 A〜 3 Cに対する制御信号 （指令値） が補正されるので、 ポンプ 5 1 , 5 2の吐出能力変動要因、 例えばエンジン 7 0 0の回転数変動が生 じてもその変動に応じた油圧回路制御 （電磁比例弁 3 A〜 3 Cや主制御 弁 1 3〜 1 5の制御） が行なわれる。 従って、 その変動に迅速に対応し てシリ ンダ 1 2 0〜 1 2 2が制御されその動作速度が確保されることに なって、 バケツ 卜 4 0 0による水平均し面等の仕上げ精度が大きく向上 するのである。

また、 本実施形態では、 エンジンポンプコントローラ 2 7により、 ェ ンジン回転速度センサ 2 3による検出結果に応じて各ポンプ 5 1， 5 2 の傾転角を調整することにより、 エンジン 7 0 0の回転速度が変動して もポンプ 5 1， δ 2の吐出能力が一定になるように制御する傾転角制御 も併行して行なわれており、 この傾転角制御と補正回路 6 0 Α〜 6 0 C による電磁弁指令値の補正動作とを併用することによって、 より迅速に ポンプ 5 1 , 5 2の吐出能力変動要因に対応することが可能になり、 仕 上げ精度の向上に寄与している。

( 7 ) 第 7実施形態の説明

次に、 第 7実施形態にかかる建設機械の制御装置について、 主に F I G . 3 1〜F I G . 3 3を用いて説明する。 なお、 この第 7実施形態が 適用される建設機械の全体構成は、 上述した第 1実施形態において F I G . 1等を用いて説明した内容と同様であり、 建設機械の制御系の概略 構成は、 上述した第 1実施形態において F I G . 2〜F I G . 4を用い て説明した内容と同様であり、 また、 この建設機械の代表的な半自動モ ― ドの態様については上述した第 1実施形態において F I G . 9〜F I G . 1 4を用いて説明した内容と同様であるので、 これらに相当する部 分については説明を省略し、 以下では、 主に第 1実施形態に対して異な る部分について説明する。

一般に、 油圧ショベルは、 ブーム 2 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 0 ) ， ス ティ ック 3 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 1 ) , ノくケッ 卜 4 0 0 (油圧シリ ン ダ 1 2 2 ) がそれぞれ電磁弁などを用いて電気的に P I Dフィ 一 ドバッ ク制御されるようになっており、 作業部材の位置と姿勢の制御を適宜補 正しながら所望の目標動作 （姿勢） を正確に保てるようになつている。 なお、 ここでは、 少なく ともブーム 2 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 0 ) 及 びスティ ック 3 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 1 ) のための油圧回路には、 油 圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1の伸縮変位速度がそれぞれ油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1に作用する負荷に依存して変化する、 いわゆるオープンセン 夕型回路が用いられているものとする。 ところで、 上述の油圧ショベルでは、 上述のように油圧回路にォ一プ ンセンタ型回路が用いられているので、 例えば、 掘削負荷が極端に大き い場合、 その負荷が増大するにつれてブーム 2 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 0 ) , スティ ック 3 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 1 ) の油圧が上昇して油圧 シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1の伸縮変位速度が低減し、 最終的にブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0の動作 （つまり、 バケツ 卜歯先の動作） が停止し てしまうことがある。

このとき、 P I Dフィードバック制御系では、 バケツ 卜歯先の速度情 幸 (P) がゼロになるとともに位置情報 （D) がスティ ック停止時の値 に固定されるので、 これらの情報 （比例動作要素） による油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の伸縮変位速度の目標速度に影響はないが、 I (積分要 素） がこの制御系に入っているため、 結果的に、 各油圧シリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1の目標速度は増大し続けることになる。

従って、 この伏態で例えばバケツ 卜歯先にひっかかていた掘削中の岩 が崩れるなどしてブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0から急に負荷が抜け ると、 各油圧シリ ンダ 1 2 1 , 1 2 2は、 突然、 目標速度を大幅に上回 る速度で動き出してしまうことになり、 結果として、 掘削作業などの仕 上げ精度を大幅に低下させてしまう。

そこで、 本発明の第 7実施形態としての建設機械の制御装置は、 シリ ンダ 1 2 1， 1 2 2に対する負荷の増大に応じてシリ ンダ 1 2 1， 1 2 2の伸縮変位速度を低減するように構成されており、 これにより、 シリ ンダ 1 2 1， 1 2 2に作用する負荷が急激に抜けた場合でも、 シリ ンダ 1 2 1 , 1 2 2の伸縮変位をスムーズに制御できるようになっているの である。

まず、 本装置の全体構成について説明すると、 本装置のコン トローラ 1は、 各シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2毎に制御部 1 ， 1 B, 1 C をそなえており、 各制御は、 制御フィー ドバックループとして構成され ている （F I G. 3， F I G. 4参照） 。

F I G. に示す閉ループ制御内の補償構成は、 ブーム制御部 1 A， I B, 1 Cとも、 基本的に、 F I G. 5に示すように、 変位， 速度につ いてのフィ一ドバックループとフイー ドフォヮ一 ドル一プの多自由度構 成となっており、 制御ゲイン （制御パラメータ） 可変のフィ一 ドバック ループ式補償手段 7 2と、 制御ゲイン （制御パラメータ） 可変のフィ 一 ドフォヮ一 ド式補償手段 7 3とをそなえて構成されている。

すなわち、 操作レバ— （アーム機構操作部材） 6 , 8の操作位置情報 から目標シリ ンダ速度設定部 （制御目標値設定手段） 8 0にて目標速度 (制御目標値） が与えられると、 フィー ドバックループ処理に関しては、 目標速度と速度フィ一 ドバック情報との偏差に所定のゲイン K V p (符 号 6 2参照） を掛けるルー卜と、 目標速度を一旦積分して （F I G. 5 の積分要素 6 1参照） 、 この目標速度積分情報と変位フィー ドバック情 報との偏差に所定のゲイン K p p (符号 6 3参照） を掛けるルー 卜 （比 例動作要素） と、 上記目標速度積分情報と変位フィードバック情報との 偏差に所定のゲイン Kp i (符号 6 4参照） を掛け更に積分 （符号 6 6 参照） を施すルー ト （積分動作要素） による処理がなされ、 更にフィー ドフォワー ドループ処理に関しては、 目標速度に所定のゲイン K f (符 号 6 5参照） を掛けるルー トによる処理がなされるようになつている。 つまり、 本実施形態の制御部 1 A， I B, 1 Cは、 与えられた目標速 度に基づいて、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0が所定の姿勢となるよ うに （本実施形態では、 特に、 バケツ ト 4 0 0が所定の移動速度で移動 するように） 、 少なく とも比例動作要素及び積分動作要素を有するフィ —ドバック制御系にて、 油圧シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2をそれぞ れ制御するようになっている。

1 3 なお、 上記のゲイン K v p， K p p , K p i， K f の値は、 それぞれ ゲインスケジューラ （制御パラメ一夕用スケジューラ） 7 0によって変 更可能に構成されており、 このようにゲイン K v p， K p p, K p i， K f の値を変更， 補正することで、 ブーム 2 0 0やバゲッ ト 4 0 0等を 目標とする動作状態に制御するようになっている。

また、 F I G. 5に示すように、 非線形除去テーブル 7 1力く、 電磁比 例弁 3 A〜 3 Cや主制御弁 1 3〜 1 5等の非線形性を除去するために設 けられているが、 この非線形除去テーブル 7 1を用いた処理は、 テープ ルルツクアツプ手法を用いることにより、 コンピュー夕にて高速に行な われるようになつている。

次に、 本実施形態の要部構成について説明すると、 各制御部 1 A， 1 B, 1 Cのうち、 制御部 1 Bについては、 F I G. 3 1に示すように、 シリ ンダ負荷検出部 （ァクチユエ一夕負荷検出手段） 1 8 1， スィッチ 1 8 2, 1 8 3 , 口一パスフィルタ 1 8 4， 微分処理部 1 8 5 , スイツ チ制御部 1 8 6および目標シリ ンダ速度補正部 1 8 7を設けるとともに、 ゲインスケジューラ 7 0に Iゲイン補正部 7 0 aを設けている。

ここで、 シリ ンダ負荷検出部 1 8 1は、 油圧シリ ンダ 1 2 1の負荷状 態を検出するものであり、 スィッチ 1 8 2， 1 8 3は、 いずれも、 この シリ ンダ負荷検出部 1 8 1で検出された油圧シリ ンダ 1 2 1の負荷情報 をそのまま目標シリ ンダ速度補正部 1 8 7へ出力するルー ト 1 8 8 と口 —パスフィルタ 1 8 4で積分処理を施してから目標シリ ンダ速度補正部 1 8 7へ出力するルー ト 1 8 9 とを切り替えるもので、 それぞれスィッ チ制御部 1 8 6によって同時に切り替えられるようになつている。

また、 目標シリ ンダ速度補正部 （第 1 , 第 4補正手段） 1 8 7は、 シ リ ンダ負荷検出部 1 8 1で検出されたシリ ンダ負荷が所定値以上の場合 に、 そのときのシリ ンダ負荷状態に応じ、 目標シリ ンダ速度設定部 8 0

1 4 で設定された目標速度を低減させて、 油圧シリ ンダ 1 2 1によるバケツ 卜 4 0 0の移動速度を低減させるもので、 例えば F I G . 3 2に示すよ うな特性を有する目標バケッ ト速度係数をルー 卜 1 8 8又は 1 8 9を通 じて入力される負荷情報に掛けることにより、 シリ ンダ負荷の増大に伴 つて目標速度の低減量を増大させてバケツ 卜 4 0 0の移動速度を低減さ せるようになつている。

これにより、 制御部 1 Bは、 シリ ンダ 1 2 1の負荷が急激に抜けた場 合でも、 シリ ンダ 1 2 1の伸縮変位 （バゲッ ト 4 0 0の移動速度） を急 激に変動させることなくスムーズに制御することが可能になる。

ところで、 上述のローパスフィルタ （積分手段） 1 8 4は、 本実施形 態では、 この F I G . 3 1中に示すような積分特性を有し、 シリ ンダ負 荷検出部 1 8 1で検出された油圧シリ ンダ 1 2 1の負荷情報が入力され ると、 その負荷情報を積分してその変化を時間軸に対して緩慢にするた めのもので、 これにより、 スィッチ 1 8 2 , 1 8 3が本口一パスフィノレ 夕 1 8 4 (ルート 1 8 9 ) 側に切り替えられた場合は目標シリ ンダ速度 補正部 1 8 7への入力負荷情報の変化が緩慢になるようになつている。 なお、 この積分手段には口一パスフィル夕以外の積分回路を用いてもよ い。

さらに、 微分処理部 1 8 5は、 シリ ンダ負荷検出部 1 8 1で検出され た負荷情報に対して微分処理を施すことによって負荷情報の時間変化率 を検出するものであり、 スイツチ制御部 1 8 6は、 この微分処理部 1 8 5で得られた負荷情報の変化率に応じて、 各スィッチ 1 8 2 , 1 8 3を 切り替えるもので、 ここでは、 負荷情報の変化率が正のときに各スイツ チ 1 8 2， 1 8 3をルー ト 1 8 8側に切り替え、 負のときに各スィッチ 1 8 2 , 1 8 3をルート 1 8 9側に切り替えるようになつている。

つまり、 本制御部 1 Bは、 負荷情報の変化率が負 （シリ ンダ 1 2 1に 作用している負荷が抜けてゆく とき） で、 シリ ンダ負荷検出部 1 8 1で 検出されたシリ ンダ負荷が所定値以上の状態から所定値より小さい状態 となる過渡状態下では、 スィッチ 1 8 2， 1 8 3を口一パスフィルタ 1 8 4側に切り替え、 口一パスフィル夕 1 8 4を通じて得られた負荷情報 に基づいて、 油圧シリ ンダ 1 2 1によるバケッ 卜 4 0 0の移動速度を増 大させるようになっているのである。

これにより、 制御部 1 Bは、 シリ ンダ 1 2 1に作用している負荷が抜 けてゆく ときには、 ローパスフィルタ 1 8 4を通じてその変化を緩慢に せしめられた負荷情報を基にバケツ 卜 4 0 0の移動速度を増大させるの で、 バケツ 卜 4 0 0に作用している負荷が急に抜けてもバケツ 卜 4 0 0 をゆっく りとスムーズに動作させることができる。

なお、 本実施形態では、 口一パスフィルタ 1 8 4 と目標シリ ンダ速度 補正部 1 8 7 とでこの機能 （第 3 , 第 6補正手段） が実現されている。 一方、 ゲインスケジューラ 7 0に設けられた Iゲイン補正部 （第 2， 第 5補正手段） 7 0 aは、 シリ ンダ負荷検出部 1 8 1で検出されたシリ ンダ負荷情報が所定値以上の場合に、 そのシリ ンダ負荷状態に応じ、 積 分動作要素である Iゲイン K p i によるフィー ドバック制御を規制する もので、 ここでは、 Iゲイン K p i に例えば F I G . 3 3に示すような 特性を有する I ゲイン係数を掛けることにより、 シリ ンダ負荷の増大に 応じて、 Iゲイン K p iによるフィー ドバック制御の規制量を増大させ て、 Iゲイン K p iをゼロに近づけるようになつている。

つまり、 この Iゲイン補正部 7 0 aは、 シリ ンダ 1 2 1の負荷が極端 に大きくなり所定値以上となった場合でも、 シリ ンダ 1 2 1の伸縮変位 速度が積分動作要素により増大し続けてしまうことを防止するようにな つているのである。 なお、 このとき、 他のゲイン K f , Κ ρ ρ , Κ ν ρ (比例動作要素） についてはこのような規制は行なわないので、 バケツ 卜 4 0 0による掘削時に必要最低限の掘削力 （シリ ンダ 1 2 1の伸縮変 位速度） はこれらのゲイン K f ， K p p , K v pにより確保 （維持） さ れる。

なお、 本実施形態では、 制御部 1 Bのみを F I G . 3 1に示す構成と している力く、 ブーム制御系である制御部 1 Aも F I G . 3 1に示すもの と同様に構成してもよい。

本発明の第 7実施形態としての建設機械の制御装置は、 上述のように 構成されているので、 半自動制御に際しては、 前述したように、 制御部 1 Bにおいてシリ ンダ負荷検出部 1 8 1で検出されたシリ ンダ負荷が所 定値以上となると、 シリ ンダ負荷の増大に伴って目標速度の低減量を増 大させてバゲッ 卜 4 0 0の移動速度を低減させるとともに、 Iゲイン K p iによるフィー ドバック制御の規制量を増大させて Iゲイン K p iを ゼロに近づける。

これにより、 ノ 'ケッ ト 4 0 0は、 歯先 1 1 2にひっかかていた掘削中 の岩が崩れるなどしてシリ ンダ 1 2 1の負荷が急激に抜けた場合でも、 その移動速度が急激に変動することなくスムーズに制御される。 また、 シリ ンダ 1 2 1に作用している負荷が抜けてゆく ときには、 口一パスフ ィル夕 1 8 4を通じてその変化を緩慢した負荷情報を基にバケツ 卜 4 0 0の移動速度を増大させるので、 上述のごとくバゲッ 卜 4 0 0に作用し ている負荷が急に抜けてもバゲッ ト 4 0 0はゆっく りとスムーズに動作 する。

したがって、 本実施形態にかかるシステムでは、 制御部 1 Bにおいて、 スティ ックシリ ンダ 1 2 1の負荷が所定値以上の場合に、 目標速度を低 減してその伸縮変位速度を低減させるようにスティ ックシリ ンダ 1 2 1 を制御するので、 シリ ンダ 1 2 1の負荷が急激に抜けた場合でも、 その 伸縮変位を急激に変動させることなくバゲッ 卜 4 0 0を極めてスムーズ に制御することができる。 従って、 法面形成などの所望の建設作業にお ける仕上げ精度が大幅に向上する。

また、 このとき、 制御部 1 Bでは、 目標速度とスティ ック 3 0 0の姿 勢情報とに基づいて、 バケツ 卜 4 0 0が所定の移動速度で移動するよう に、 シリ ンダ 1 2 1をフィー ドバック制御するので、 より正確にバケツ ト 4 0 0の移動速度を制御することができ、 さらに所望の建設作業にお ける仕上げ精度が向上する。

ここで、 上記のスティ ック 3 0 0の姿勢情報は、 本実施形態では、 シ リ ンダ 1 2 1の伸縮変位情報から検出するようになっているので、 極め て簡素な構成で簡便に得られ、 コン トローラ 1の簡素化に大いに寄与し ている。

また、 シリ ンダ 1 2 1の負荷が所定値以上の場合には、 その負荷状態 に応じて、 Iゲイン K p i によるシリ ンダ 1 2 1のフィー ドバック制御 を規制するので、 必要最低限のシリ ンダ 1 2 1の伸縮変位速度 （バケツ ト 4 0 0の掘削力） は確保 （維持） しつつ、 上記の伸縮変位速度が積分 動作要素により増大し続けてしまうことを確実に防止することができる。 従って、 所望の建設作業を高精度に、 且つ、 効率良く行なうことが可能 になる。

さらに、 本実施形態では、 シリ ンダ 1 2 1の負荷の増大に伴い、 目標 速度の低減量を増大させて （F I G . 3 2参照） 、 バケツ 卜 4 0 0の移 動速度を低減させるので、 簡易な設定で、 極めてスムーズにバケツ 卜 4 0 0の移動速度を低減 （変化） させることができ、 コントローラ 1の簡 素化と性能向上に大いに寄与している。

また、 本実施形態では、 F I G . 3 3を用いて説明したように、 シリ ンダ 1 2 1の負荷の増大に伴い、 Iゲイン K p i によるフィー ドバック 制御の規制量を増大させるので、 簡易な設定で極めて迅速に、 Iゲイン K p i によるシリ ンダ 1 2 1の伸縮変位速度 （バゲッ 卜 4 0 0の移動速 度） の増大を抑止して、 シリ ンダ 1 2 1に対する急激な負荷変化に対応 することができるようになつている。

さらに、 シリ ンダ 1 2 1の負荷が所定値より小さい状態となる過渡状 態下では、 口一パスフィルタ 1 8 4を通じてその変化を緩慢にした負荷 情報を基に、 バケツ ト 4 0 0の移動速度を増大させるので、 シリ ンダ 1 2 1の負荷が急に抜けた場合でも、 バケッ 卜 4 0 0の移動速度をゆつく り増大させることができる。 従って、 バケツ 卜 4 0 0は急に負荷が抜け ても極めてスムーズに制御され、 これにより、 さらに所望の建設作業の 仕上げ精度が大幅に向上する。

なお、 上述の制御部 1 Bは、 シリ ンダ 1 2 1のための油圧回路がォー プンセンタ型のものである場合に特に有効であるが、 他のタイプのもの に適用しても上記と同様の作用 ·効果が期待できる。

また、 本実施形態では、 制御部 1 Bに、 Iゲイン補正部 7 0 a , 口一 パスフィルタ 1 8 4および目標シリ ンダ速度補正部 1 8 7を設けている が、 少なく とも目標シリ ンダ速度補正部 1 8 7を設ければ、 シリ ンダ 1 2 1に対する急激な負荷変化に対応することが可能である。

( 8 ) 第 8実施形態の説明

次に、 第 8実施形態にかかる建設機械の制御装置について、 主に F I G . 3 4〜F I G . 3 6を用いて説明する。 なお、 この第 8実施形態が 適用される建設機械の全体構成は、 上述した第 1実施形態において F I G . 1等を用いて説明した内容と同様であり、 建設機械の制御系の概略 構成は、 上述した第 1実施形態において F I G . 2〜F I G . 4を用い て説明した内容と同様であり、 また、 この建設機械の代表的な半自動モ — ドの態様については上述した第 1実施形態において F I G . 9〜F I G . 1 4を用いて説明した内容と同様であるので、 これらに相当する部 分については説明を省略し、 以下では、 主に第 1実施形態に対して異な る部分について説明する。

さて、 一般に油圧ショベルでは、 例えば、 掘削した土砂などをバゲッ 卜 4 0 0に収容したまま運搬する場合など、 ブーム 2 0 0及びスティ ッ ク 3 0 0を動かしてもバゲッ 卜 4 0 0の水平方向 （垂直方向） に対する 角度 （バケツ 卜角度） が常に一定に保たれるような制御 （バケツ 卜角一 定制御） が必要になる場合がある。

このとき、 バケツ 卜 4 0 0 (油圧シリ ンダ 1 2 2 ) の P I Dフィー ド バック制御系では、 ブーム 2 0 0ゃスティ ック 3 0 0の操作中に、 実際 のバケツ 卜角度と目標とするバケツ 卜角度との偏差が大きくなると、 P (比例要素） ， I (積分要素） ， D (微分要素） のうち I (積分要素） の働きにより、 油圧シリ ンダ 1 2 2への指令値 （制御目標値） を大きく して、 その偏差を小さくするようにするようにしている。

ところ力'、 ブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0及びバゲッ ト 4 0 0のた めの操作レバ一 （操作部材） 6， 8を中立位置 （非動作位置） にして、 バケツ 卜 4 0 0を停止させる時、 上記の制御系では、 停止時までの I (積分要素） の蓄積分により、 油圧シリ ンダ 1 2 2への指令値がすぐに はゼロにならないので、 操作レバー 6， 8を非動作位置にしてもバケツ 卜 4 0 0はすぐに停止せず、 オーバ一シュー トが発生し、 制御精度を低 下させてしまう。

本発明の第 8実施形態としての建設機械の制御装置は、 このような課 題を解決すべく構成されたものであり、 操作部材 6 , 8を非動作位置に したときのバゲッ ト （作業部材） 4 0 0のオーバ一シュートを防止して、 作業部材の制御精度の向上を図るものである。

以下、 本実施形態について説明すると、 まず、 本実施形態では、 信号 変換器 2 6 とブーム姿勢検出手段としてのレゾルバ 2 0とで、 ブーム油

2 0 圧シリ ンダ 1 2 0の伸縮変位情報を検出するブーム油圧シリ ンダ伸縮変 位検出手段が構成され、 信号変換器 2 6 とスティ ック姿勢検出手段とし てのレゾルバ 2 1 とで、 スティ ック油圧シリ ンダ 1 2 1の伸縮変位情報 を検出するスティ ック油圧シリ ンダ伸縮変位検出手段が構成され、 さら に、 信号変換器 2 6 とバケツ 卜姿勢検出手段としてのレゾルバ 2 2 とで バケツ 卜油圧シリ ンダ伸縮変位検出手段が構成されている （F I G . 1 参照） 。

また、 コントローラ 1におけるブーム制御部 1 A , 1 B , 1 Cは、 基 本的に、 変位， 速度についてのフィー ドバックループとフィー ドフォヮ ー ドループの多自由度構成となっており、 制御ゲイン （制御パラメ一 夕） 可変のフィ一 ドバックループ式補償手段 7 2と、 制御ゲイン （制御 パラメータ） 可変のフィ一 ドフォヮー ド式補償手段 7 3と、 操作レバ一 6， 8の操作位置情報からシリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2の目標速度 (制御目標値） を求める目標シリ ンダ速度設定手段 8 0とをそなえて構 成されている （F I G . 5参照） 。

すなわち、 操作レバー （アーム機構操作部材） 6， 8の操作位置情報 から目標シリ ンダ速度設定部 （制御目標値設定手段） 8 0にて目標速度 (制御目標値） が与えられると、 フィー ドバックループ処理に関しては、 目標速度と速度フィ―ドバック情報との偏差に所定のゲイン K V p (符 号 6 2参照） を掛けるルー卜 （微分動作要素 D ) と、 目標速度を一旦積 分して （F I G . 5の積分要素 6 1参照） 、 この目標速度積分情報と変 位フィ一 ドバック情報との偏差に所定のゲイン K p p (符号 6 3参照） を掛けるルー 卜 （比例動作要素 Ρ ) と、 上記目標速度積分情報と変位フ イードバック情報との偏差に所定のゲイン K p i (符号 6 4参照） を掛 け更に積分 （符号 6 6参照） を施すルー 卜 （積分動作要素 I ) による処 理がなされ、 更にフィー ドフォワー ドループ処理に関しては、 目標速度

1 2 に所定のゲイン K f (符号 6 5参照） を掛けるルー 卜による処理がなさ れるようになっている。

つまり、 本実施形態の制御部 1 A, 1 B, 1 Cは、 与えられた目標速 度とレゾルバ 2 0〜 2 2で検出されたブーム 2 0 0 , スティ ック 3 0 0， バケツ 卜 4 0 0の姿勢情報 （ここでは、 レゾルバ 2 0 , 2 1 , 2 2によ つて検出されるそれぞれのシリ ンダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2の伸縮変位

'ト虫 5

Iff報 ⁵ ） とに基づいて、 ブーム 2 0 0， スティ ック 3 0 0， ノくケッ 卜 4 0

0が所定の姿勢となるように、 比例動作要素 P， 積分動作要素 Iおよび 微分動作要素 Dを有する P I Dフィー ドバック制御系にて、 油圧シリ ン ダ 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 2をそれぞれ制御するようになっている。

なお、 上記のゲイン K V p , K p p, K p i , K f の値は、 それぞれ ゲインスケジューラ （制御パラメ一夕用スケジューラ） 7 0によつて変 更可能に構成されており、 このようにゲイン K V p， K p p, K p i , K f の値を変更， 補正することで、 ブーム 2 0 0やバゲッ 卜 4 0 0等を 目標とする動作状態に制御するようになっている。

また、 非線形除去テーブル 7 1力 電磁比例弁 3 A〜 3 Cや主制御弁 1 3 - 1 5等の非線形性を除去するために設けられているが、 この非線 形除去テーブル 7 1を用いた処理は、 テーブルルックアップ手法を用い ることにより、 コンピュー夕にて高速に行なわれるようになつている。 ただし、 本実施形態では、 特に、 バケツ 卜角制御モー ドにおけるバゲ ッ 卜 4 0 0のオーバ一シュー トを防止するために、 バゲッ ト制御系であ る制御部 1 Cは、 F I G. 3 4 , F I G. 3 5に示すように、 目標シリ ンダ速度設定手段 8 0が目標バケツ トシリ ンダ長演算手段 8 0 ' として 構成されるとともに、 制御偏差検出手段 2 8 1， ANDゲ一 卜 （論理積 回路） 2 8 2及びスィッチ 2 8 3をそなえて構成されている。 なお、 F I G. 3 4， F I G. 3 5において F I G. 5中に示す符号と同一符号

2 2 を付したものはそれぞれ F I G. 5により前述したものと同様のもので ある。

ここで、 目標バケツ トシリ ンダ長演算手段 8 0' は、 実際のブーム角 Θ bm' (F I G. 3 6参照） と実際のスティ ック角 0 s （F I G. 3 6参照） から目標となるバケツ トシリ ンダ 1 2 2の長さ （制御目標 値） を所定の演算により求めるもので、 本制御部 1 Cでは、 この演算手 段 8 0' により得られた制御目標値を微分した値 （速度情報） に基づい て P I Dフィー ドバック制御が行なわれるようになつている。

具体的に、 この目標バケツ トシリ ンダ長演算手段 8 0' では、 以下に 示す演算式（3 1) 〜（3- 7) を用いて、 目標バケツ トシリ ンダ長さを求め るようになっている。 なお、 以下において、 L i/j は固定長、 Ri/i は 可変長、 A_i/j/k は固定角、 0 i/_i/k は可変角を表し、 Lの添字 i Z j は節点 i， j間を表し、 Α， Θの添字 i Z j Z kは節点 i， j， kを i → j—kの順に結ぶことを表す。 従って、 例えば L _{1 () 1}ハ。2 は節点 1 0 1 と節点 1 0 2 との距離を表し、 Θ _{1 0 3}/, o 4/i o 5 は節点 1 0 3〜 1 0 5 を節点 1 0 3—節点 1 0 4—節点 1 0 5の順に結んだときにできる角度 を表す。

また、 ここでは、 F I G. 3 6に示すように、 節点 1 0 1を X y座標 の原点と仮定するとともに、 原点， 節点 1 0 4を結ぶ直線と X軸とのな す角 （ブーム角） を 0 bm' 、 原点， 節点 1 0 4を結ぶ直線と節点 1 0 4 , 1 0 7を結ぶ直線とのなす角 （スティ ック角） を 0 s t ' 、 節点 1 0 4， 1 0 7を結ぶ直線とバケツ 卜 4 0 0とのなす角を 0 b k' とする。 ただし、 F I G. 3 6中に示す角度は、 いずれも、 反時計回りを正とし ており、 このため、 各角度 0 s t ' , 0 b k' はそれぞれ負の値をとる。 まず、 目標バケツ トシリ ンダ長さ （R s/ios ) は余弦定理より次の ように表される。

2 3 IV 1 0 6 / 1 09 ~ ( L 1 06 / 1 0 7 + L 1 ϋ 7 1 0 9 一 2 L L

c o s 2 π— A i o / 1 o 7 , i 6 一 A 1 0 ■

~ θ 1 09/ 1 0 7/ ι θ δ ) ¹ (3-1) ここで、 この式（3-1) における 0₁₀₉, は、

Θ 1 09/ 1 07 / 1 08 " Θ 1 09 / 1 07/ 1 1 0 + Θ 1 0 8/ 1 07/ 1 1 0 (3-2) と表され、 さらに、 この式（3- 2) おける 0 i o g / ? / , θ

0 はそれぞれ余弦定理により以下のように表される。

Θ 1 09 / 1 07/ 1 1 0 " C O S L (L 1 0 7 / 1 0 9 + R 1 0 7/ 1 L ', ι ο ²)

/ 2 L 1 07 / 1 09 ' IV 1 07 / 1 1 0 J (3-3) Θ . 08/ . 07 / . 0 ⁼ C O S 〔 ( L 1 0 7 1 0 8 "I" R 1 0 7 / 1 L ' 1 1 0 )

/ 2 1 0 7 / 1 0 8 * R 1 0 7 / 1 1 0 ] (3-4) ここで、 上記の式（3- 3) ， (3-4) において、 L ₁₀₇. L

L ! 08/ 1 . 0 及び Ι^。_9/11。 はいずれも既知の固定値であるので、 R₁₀₇/ を求め、 式（3-3) , (3-4) を式（3- 2) に代入しさらに式（3- 2) を式 (3-1) に代入すれば目標バケツ トシリ ンダ長さ R を求めること ができる。 Ι^。_7/11。 は、 余弦定理より、

IV 1 07 / 1 1 0 — L 1 07 / 1 08 + L 1 0 8 / 1 1 0 "~ 2 L 1 0 7 / 1 08 し 1 0

C 0 S Θ 1 07/ 1 0 8 / 1 1 0 (3-5) と表すことができ、 さらに、 この式（3-5) における ₁₀ 0 は、 Θ 1 07/ 1 08 / 1 1 0 ― 71 ~ A l 04/ 1 0 8 / 1 0 7 ~ Α ΐ 1 0/ 1 08 / 1 1 δ 0 b k'

. · · (3-6) と表すことができる。 そして、 この式（3- 6) における 6 b k' は、 次の ようにバゲッ ト角 ø (制御目標値） と実際のブーム角 S bm' ， スティ ック角 Θ s t ' との関数として表すことができる。

0 b k' = φ - π - Θ m' - 0 s t ' (3-7) 従って、 実際のブーム角 0 b m' ， スティ ック角 0 s t ' がレゾルバ 2 0 , 2 1で得られれば、 上記の式（3-7) を式（3 - 6) に代入し、 さらに 式（3-6) を式（3- 5) に代入することで、 上記の R Ο Τ .Ί _t。 が求まり、 最 式（3- 6) を式（3-5) に代人することで、 上記の R が求まり、 最 終的に、 式（3-1) 〜（3- 4) により目標バケツ トシリ ンダ長さ R ,。₆ハ ₀₉ が求められる。

なお、 ここでは、 上記のように実際のブーム角 0 b m' , スティ ック 角 0 S t ' から目標バケツ トシリ ンダ長さ R ,。6ハ。₉ を求めているが、 例えばブームシリ ンダ 1 2 0の長さ， スティ ックシリ ンダ 1 2 1の長さ から目標バケツ 卜シリ ンダ長さ R₁₀₆ハ。 ₉ を求めてもよい。

次に、 F I G. 3 4 , F I G. 3 5において、 制御偏差検出手段 2 8

1は、 このフィ 一 ドバック制御系の制御偏差が所定値以上であるかどう かを検出するものであり、 ANDゲー ト 2 8 2は、 この制御偏差検出手 段 2 8 1の出力と全ての操作レバ一 6， 8が中立位置 （非動作位置） に あるときの信号との論理積をとることにより、 全ての操作レバー 6， 8 が中立位置で、 且つ、 上記の制御偏差が所定値以上である場合 （第 1条 件とする） に、 Hパルスを出力するものである。

そして、 スィッチ 2 8 3は、 上記の ANDゲー 卜 2 8 2から Hパルス が出力されたときに ON状態となるもので、 このスィツチ 2 8 3が〇N 伏態のときに、 上記のゲイン K p iのフィー ドバック制御ル一 卜が、 上 記のゲイン K v pのフィードバック制御ルー トおよびゲイン Κ ρ ρのフ ィ一ドバック制御ルー 卜に加えられるようになつている。

つまり、 本制御部 1 Cは、 上記の第 1条件を満たす場合には、 ゲイン Κρ ρ， ゲイン Κ V ρ及びゲイン K p iのルー ト （比例動作要素 P， 微 分動作要素 D及び積分動作要素 I ) による P I Dフィー ドバック制御を 施す第 1制御系 （第 1制御手段） と、 上記の第 1条件を満たさない場合 には、 K p iのルー ト （積分動作要素 I ) によるフィー ドバック制御を 禁止して P Dフィー ドバック制御を施す第 2制御系 （第 2制御手段） と をそなえていることになる。

本発明の第 8実施形態としての建設機械の制御装置は、 上述のように 構成されているので、 半自動制御に際しては、 まず、 バケツ 卜歯先 1 1 2の移動速度及び方向を、 目標法面設定角， スティ ックシリ ンダ 1 2 1 及びブームシリ ンダ 1 2 0を制御するパイロッ 卜油圧， 車両傾斜角， ェ ンジン回転速度の情報より求め、 その情報を基に各シリ ンダ 1 2 0， 1 2 1 , 1 2 2の目標速度を演算する。 なお、 この時エンジン回転速度の 情報はシリ ンダ速度の上限を決定する時必要となる。

このとき、 本実施形態では、 前述したように、 制御部 1 Cにおいて、 全ての操作レバー 6 , 8が中立位置で、 且つ、 上記の制御偏差が所定値 以上である第 1条件を満たす場合に、 スィッチ 8 3が O N状態となり、 P I Dフィー ドバック制御 （上記の第 1制御系によるフィ一 ドバック制 御） が施され、 この第 1条件を満たさない場合には、 スィ ッチ 8 3が 0 F F状態となり、 積分動作要素によるフィー ドバック制御が禁止され P Dフィ一 ドバック制御 （上記の第 2制御系によるフィ一ドバック制御） が施される。

これにより、 操作レバ一 6， 8が動作位置にある間 （つまり、 バケツ 卜角 øが変化している間） は積分動作要素によるフィ ー ドバック制御が 禁止されるので、 例えば、 バケツ 卜シリ ンダ 1 2 2の目標速度に対する 制御偏差が大きくなったときにこの制御偏差を小さくするために積分動 作要素によりバゲッ 卜シリ ンダ 1 2 2の目標速度が大きくなるといった 目標速度の大きな変動を抑止できる。

従って、 操作レバ一 6， 8が動作位置にある状態から中立位置になつ たとき （バケツ 卜角 øを所望の角度に保つとき） 、 制御偏差が有る場合 (所定値以上の場合） に、 上述のごとく スィッチ 2 8 3を O Nにして、

2 6 積分動作要素 I によるフィ ー ドバック制御を P Dフィー ドバック制御に 加えて P I Dフィ一 ドバック制御を施すことにより、 P Dフィー ドバッ ク制御では完全にゼロにしきれなかった制御偏差を、 迅速にゼロに近づ けてバゲッ トシリ ンダ 1 2 2の伸縮変位 （つまり、 バケツ 卜 4 0 0の姿 勢） を所望の目標値 （バケツ 卜角） に素早く制御して停止させることが 可能になる。

以上のように、 本実施形態にかかるシステムでは、 操作レバー 6， 8 が中立位置のとき （バゲッ 卜 4 0 0を停止させようとしたとき） で、 且 つ、 制御偏差が所定値以上の場合には、 制御部 1 Cにおいて、 積分動作 要素 I によるフィ一 ドバック制御を P Dフィ一 ドバック制御に加えて P I Dフィ ー ドバック制御を施すので、 P Dフィー ドバック制御のみで完 全にゼロにできなかった制御偏差を、 極めて迅速にゼロに近づけてバゲ ッ ト 4 0 0を所望の姿勢に素早く正確に制御することが可能になり、 バ ケッ ト 4 0 0のオーバーシュートなどを確実に防止して、 極めて精度高 くバケッ 卜 4 0 0を制御することができるようになる。

また、 本実施形態では、 バケツ 卜 4 0 0の姿勢情報をレゾルバ 2 2， 信号変換器 2 6により シリ ンダ 1 2 2の伸縮変位情報として検出してい るので、 簡易な構成で正確なバケツ 卜 4 0 0の姿勢情報を検出できるよ うになつている。

なお、 上逑の実施形態では、 F I G . 3 4， F I G . 3 5に示す構成 をバケツ ト制御系に適用しているが、 ブーム制御系 （制御部 1 A ) , ス ティ ック制御系 （制御部 1 B ) に適用しても、 上述と同様の作用効果が 期待できる。

( 9 ) その他

本発明の建設機械の制御装置は、 上述した各実施形態に限定されるも のではなく、 本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。

2 7 例えば、 上述した各実施形態では、 本発明を油圧ショベルに適用した 場合について説明しているが、 本発明は、 これに限定されるものではな く、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕で駆動される関節式アーム機構を有する トラクタ， ローダ， ブルドーザ等の建設機械であれば同様に適用され、 いずれの建設機械においても上述と同様の作用効果を得ることができる。 また、 上述した各実施形態では、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕を動作さ せる流体圧回路が油圧回路である場合について説明しているが、 本発明 は、 これに限定されるものではなく、 作動油以外の液体圧や空気圧など による流体圧回路を用いてもよく、 この場合も上述した実施形態と同様 の作用効果を得ることができる。

さらに、 上述した各実施形態では、 油圧回路に介装されたポンプ 5 1， 5 2が吐出量可変型のものである場合について説明したが、 油圧回路に 介装されるポンプは吐出量固定型 （固定容量型） のものでもよく、 この 場合も上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 産業上の利用可能性

本発明を半自動制御モー ドをそなえた油圧ショベル等の建設機械に用 いることで、 より一層の機能の向上を図ることができる。 また、 かかる 建設機械の作業性や操作性の向上にも寄与しうるものであり、 その有用 性は極めて高いものと考えられる。

2 8 請 求 の 範 囲

1. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) 側にアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) を揺動 自在に支持するとともに該アーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) の先端部に作 業部材 （ 4 0 0 ) を揺動自在に支持し、 該アーム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) 及び該作業部材 （ 4 0 0 ) の揺動をシリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0〜 1 2 2 ) の伸縮動作によりそれぞれ行なうように構成した建設機械 において、

該ァ一ム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) 及び該作業部材 （ 4 0 0 ) を操作す るための操作部材 （ 6， 8 ) と、

該操作部材 （ 6， 8 ) による作業開始時の目標移動速度特性が時間微 分しても同種の特性となるように、 該作業部材 （ 4 0 0 ) の目標移動速 度を設定する目標移動速度設定手段 （ 1 0 0 a ) と、

該目標移動速度設定手段 （ 1 0 0 a ) で設定された該目標移動速度の 情報を入力として、 該作業部材 （ 4 0 0 ) が該目標移動速度となるよう に、 該ァクチユエ一夕 （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を制御する制御手段 （ 1 ) と をそなえて構成されたことを特徴とする、 建設機械の制御装置。

2. 該作業開始時の該目標移動速度特性が余弦波特性に設定されている ことを特徴とする、 請求の範囲第 1項記載の建設機械の制御装置。

3. 該作業部材 （ 4 0 0 ) による作業終了時の目標移動速度特性が時間 微分しても同種の特性となるように、 該目標移動速度設定手段 （ 1 0 0 a ) にて、 該目標移動速度が設定されていることを特徴とする、 請求の 範囲第 1項記載の建設機械の制御装置。

2 9

4. 該作業終了時の該目標移動速度特性が余弦波特性に設定されている ことを特徴とする、 請求の範囲第 3項記載の建設機械の制御装置。

5. 該目標移動速度設定手段 （ 1 0 O a) カ^ 該操作部材 （ 6 , 8 ) の 位置に応じた第 1の目標移動速度データを出力する目標移動速度出力部 ( 1 0 2 ) と、

上記の作業開始時及び作業終了時の各目標移動速度特性が時間微分し ても同種の特性となるような第 2の目標移動速度データを記憶した記憶 部 （ 1 0 3 ) と、

該記憶部 （ 1 0 3 ) のデータと該目標移動速度出力部 （ 1 0 2 ) のデ —夕とを比較して小さい方のデータを目標移動速度情報として出力する 比較部 （ 1 0 4 ) とをそなえて構成されたことを特徴とする、 請求の範 囲第 1項記載の建設機械の制御装置。 6. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) 側にアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) を揺動 自在に支持するとともに該ァ一ム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) の先端部に作 業部材 （ 4 0 0 ) を揺動自在に支持し、 該アーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) び該作業部材 （ 4 0 0 ) の揺動をシリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0〜 1 2 2 ) 伸縮動作によりそれぞれ行なうように構成された建設機 械において、

上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付きアーム部材 （ 3 0 0 ) の目標動作情報 を操作部材 8の位置に応じて設定する目標値設定手段 （ 8 0 ) と、 上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付きアーム部材 （ 3 0 0 ) の動作情報を検 出する動作情報検出手段 （ 9 1 ) 及び該建設機械の運転状態を検出する 運転伏態検出手段 （ 9 0 ) を少なく とも有する検出手段 （ 9 3 ) と、 該動作情報検出手段 （ 9 1 ) からの検出結果と該目標値設定手段 （ 8

3 0 0 ) で設定された該目標動作情報とを入力として、 上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付きアーム部材 （ 3 0 0 ) が目標とする動作状態となるように、 該ァクチユエ一タ （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を制御する制御パラメータ可変型 の制御手段 （ 1 ) をそなえ、

該制御手段 （ 1 ) に、 該運転状態検出手段 （ 9 0 ) で検出された該建 設機械の運転状態に応じて該制御パラメ一夕を変更しうる制御パラメ一 夕用スケジューラ （ 7 0 ) が設けられていることを特徴とする、 建設機 械の制御装置。 7. 該制御手段 （ 1 ) が、 制御パラメータ可変のフィー ドバックループ 式補償手段 （ 7 2 ) と、 制御パラメータ可変のフィー ドフォヮ一ド式補 償手段 （ 7 3 ) とをそなえて構成されていることを特徴とする、 請求の 範囲第 6項記載の建設機械の制御装置。 8. 該制御パラメータ用スケジューラ （ 7 0 ) 力 <、 該ァクチユエ一夕 ( 1 2 0 , 1 2 1 ) の位置に応じて該制御パラメ一夕を変更しうるよう に構成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 6項記載の建設機械 の制御装置。 9. 該制御パラメータ用スケジューラ （ 7 0 ) が、 該ァクチユエ一夕 ( 1 2 0 , 1 2 1 ) の負荷に応じて該制御パラメータを変更しうるよう に構成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 6項記載の建設機械 の制御装置。

1 0. 該制御パラメータ用スケジューラ （ 7 0 ) が、 該ァクチユエ一タ ( 1 2 0 , 1 2 1 ) に関連する温度に応じて該制御パラメータを変更し

3 1 うるように構成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 6項記載の 建設機械の制御装置。

1 1. 該ァクチユエータ （ 1 2 0， 1 2 1 ) に関連する温度が、 該ァク チユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の作動用油の温度あるいは制御用油の温 度であることを特徴とする、 請求の範囲第 1 0項記載の建設機械の制御

1 2. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) 側にアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) を揺 動自在に支持するとともに該アーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) の先端部に 作業部材 （ 4 0 0 ) を揺動自在に支持し、 上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付 きアーム部材 （ 3 0 0 ) の揺動をシリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0〜 1 2 2 ) の伸縮動作によりそれぞれ行なうように構成した建設機械にお いて、

上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付きアーム部材 （ 3 0 0 ) の目標動作情報 を操作部材 8の位置に応じて設定する目標値設定手段 （ 8 0 ) と、 上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付きアーム部材 （ 3 0 0 ) の動作情報を検 出する動作情報検出手段 （ 9 1 ) と、

該動作情報検出手段 （ 9 1 ) での検出結果と該目標値設定手段 （ 8 0 ) で設定された該目標動作情報とを入力として、 上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付きアーム部材 （ 3 0 0 ) が目標とする動作状態となるように、 該 ァクチユエ一夕 （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を制御する制御手段 （ 1 ) と、 該目標動作情報を補正するための補正情報を記憶する補正情報記憶手 段 （ 1 4 0 ) とをそなえ、

該制御手段 （ 1 ) が、 該補正情報記憶手段 （ 1 4 0 ) からの該補正情 報で補正された補正目標動作情報を使用して、 上記の作業部材 （ 4 0

3 2 0 ) 付きアーム部材 （ 3 0 0 ) が目標とする動作伏態となるように、 該 ァクチユエ一夕 （ 1 2 0〜1 2 2 ) を制御すべく構成されたことを特徴 とする、 建設機械の制御装置。

1 3. 該補正情報記憶手段 （ 1 4 0 ) 力^ 上記の作業部材 （ 4 0 0.) 付 きアーム部材 （ 3 0 0 ) に所定の動作を行なわせて、 該補正情報を収集 して記憶するように構成されたことを特徴とする、 請求の範囲第 1 2項 記載の建設機械の制御装置。

1 4. 該補正情報記憶手段 （ 1 4 0 ) 力 <、 上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付 きアーム部材 （ 3 0 0 ) の異なった動作モー ド毎に異なった補正情報を 記憶するように構成され、

該制御手段 （ 1 ) が、 上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付きアーム部材 （ 3 0 0 ) の動作モー ドに応じて得られた補正情報で補正された該補正目標 動作情報を使用して、 上記の作業部材 （ 4 0 0 ) 付きアーム部材 （ 3 0 0 ) が目標とする動作状態となるように、 該ァクチユエ一タ （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を制御すべく構成されたことを特徴とする、 請求の範囲第 1 2 項記載の建設機械の制御装置。

1 5. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) に装備された関節式アーム機構を構成す る相互に枢着された少なく とも一対のアーム部材をシリ ンダ式ァクチュ エー夕で駆動する際に、 検出された上記の各アーム部材の姿勢情報に基 づいて、 上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、 該シリ ンダ式 ァクチユエ一夕をフィ一ドバック制御する建設機械の制御装置において、 該一対のアーム部材のそれぞれが、 自己以外の他のアーム部材の制御 系 〔 1 A' ( 1 B' ) 〕 におけるフィ一ドバック偏差情報に基づいて、

3 3 自己のアーム部材の制御系 〔 1 Β' ( Ι Α' ) 〕 における制御目標値を 補正すべく、 相互に連携して制御されるように構成されたことを特徴と する、 建設機械の制御装置。

1 6. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) に一端部を枢着され他端側に作業部材 （ 4 0 0 ) 有するとともに、 関節部を介して相互に接続された少なく とも一 対のアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) を有する関節式アーム機構と、 伸縮動作を行なうことにより該アーム機構を駆動する複数のシリ ンダ 式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) を有するシリ ンダ式ァクチユエ一 夕機構と、

上記の各アーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) の姿勢情報を検出する姿勢検 出手段 （ 8 3 ) と、

該姿勢検出手段 （ 8 3 ) で検出された検出結果に基づいて、 上記の各 アーム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 該シリ ンダ 式ァクチユエ一タ （ 1 2 0， 1 2 1 ) を制御する制御手段 （ 1 ) とをそ なえ、

該制御手段 （ 1 ) が、

該一対のァ一ム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) のうちの一方のアーム部材 （ 2 0 0 ) のための第 1 シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 ) をフィー ド バック制御する第 1制御系 （ 1 A' ) と、

該一対のアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) のうちの他方のアーム部材 ( 3 0 0 ) ための第 2 シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 1 ) をフィー ド バック制御する第 2制御系 （ 1 B' ) とをそなえるとともに、

該第 2制御系 （ 1 B' ) におけるフィー ドバック偏差情報に基づいて、 該第 1制御系 （ 1 A' ) の制御目標値を補正する第 1補正制御系 （ 1 1

3 4 A) と、

該第 1制御系 （ 1 1 A) におけるフィ一 ドバック偏差情報に基づいて、 該第 2制御系 （ 1 B' ) の制御目標値を補正する第 2補正制御系 （ 1 1

B) とをそなえて構成されたことを特徴とする、 建設機械の制御装置。

1 7. 該姿勢検出手段 （ 8 3 ) が、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成さ れたことを特徴とする、 請求の範囲第 1 6項記載の建設機械の制御装置 _c

1 8. 該第 1補正制御系 （ 1 1 A) に、 該第 2制御系 （ 1 B' ) におけ るフィー ドバック偏差情報から該第 1制御系 （ Ι Α' ) の制御目標値を 補正するための第 1補正値を発生する第 1補正値発生部 （ 1 1 1 A) が 設けられるとともに、

該第 2補正制御系 （ 1 1 Β) に、 該第 1制御系 （ 1 A' ) におけるフ イードバック偏差情報から該第 2制御系 （ 1 B' ) の制御目標値を補正 するための第 2補正値を発生する第 2補正値発生部 （ 1 1 1 B) が設け られたことを特徴とする、 請求の範囲第 1 6項記載の建設機械の制御装

1 9. 該第 1補正制御系 （ 1 1 Α) に、 該第 1補正値に対して第 1重み 係数を付加する第 1重み係数付加部 （ 1 1 2 Α) が設けられたことを特 徴とする、 請求の範囲第 1 8項記載の建設機械の制御装置。

2 0. 該第 2補正制御系 （ 1 1 Β) に、 該第 2補正値に対して第 2重み 係数を付加する第 2重み係数付加部 （ 1 1 2 Β) が設けられたことを特 徴とする、 請求の範囲第 1 8項記載の建設機械の制御装置。

3 5

2 1. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) に対して、 一端が回動可能に接続されるブ —ム （ 2 0 0 ) と、

該ブーム （ 2 0 0 ) に対して一端が関節部を介して回動可能に接続さ れるとともに、 先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケツ 卜 ( 4 0 0 ) を他端に枢着されるスティ ック （ 3 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) と該ブーム （ 2 0 0 ) との間に介装され、 端部間の距離が伸縮することにより該ブームを該建設機械本体に対して 回転させるブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) と、

該ブ一厶 （ 2 0 0 ) と該スティ ック （ 3 0 0 ) との間に介装され、 端 部間の距離が伸縮することにより、 該スティ ック （ 3 0 0 ) を該ブーム ( 2 0 0 ) に対して回転させる、 スティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) と、 該ブーム （ 2 0 0 ) の姿勢情報を検出するブーム姿勢検出手段 （ 2 0 ) と、

該スティ ック （ 3 0 0 ) の姿勢情報を検出するスティ ック姿勢検出手 段 （ 2 1 ) と、

該ブーム姿勢検出手段 （ 2 0 ) の検出結果に基づいて、 該ブーム油圧 シリ ンダ （ 1 2 0 ) をフィー ドバック制御するブーム制御系 （ 1 A' ) と、

該スティ ック姿勢検出手段 （ 2 1 ) の検出結果に基づいて、 該スティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) をフィ一 ドバック制御するスティ ック制御 系 （ 1 B ' ) と、

該スティ ック制御系 （ 1 B' ) におけるフィー ドバック偏差情報に基 づいて、 該ブーム制御系 （ 1 A' ) の制御目標値を補正するブーム補正 制御系 （ 1 1 A) と、

3 6 該ブーム制御系 （ 1 A' ) におけるフィー ドバック偏差情報に基づい て、 該スティ ック制御系 （ 1 B' ) の制御目標値を補正するスティ ック 補正制御系 （ 1 1 B) とをそなえて構成されたことを特徴とする、 建設 機械の制御装置。

2 2. 該ブーム姿勢検出手段 （ 2 0 ) が、 該ブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) の伸縮変位情報を検出するブーム油圧シリ ンダ伸縮変位検出手段と して構成されるとともに、 該スティ ック姿勢検出手段 （2 1 ) が、 該ス ティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) の伸縮変位情報を検出するスティ ック 油圧シリ ンダ伸縮変位検出手段として構成されたことを特徴とする、 請 求の範囲第 2 1項記載の建設機械の制御装置。

2 3. 該ブーム補正制御系 （ 1 1 A) に、 該スティ ック制御系 （ 1 B' ) におけるフィー ドバック偏差情報から該ブーム制御系 （ 1 A' ) の制 御目標値を補正するためのブーム補正値を発生するブーム補正値発生部 ( 1 1 1 A) が設けられるとともに、

該スティ ック補正制御系 （ 1 1 B) に、 該ブーム制御系 （ 1 A' ) に おけるフィー ドバック偏差情報から該スティ ック制御系 （ 1 B' ) の制 御目標値を補正するためのスティ ック補正値を発生するスティ ック補正 値発生部 （ 1 1 1 B) が設けられたことを特徴とする、 請求の範囲第 2 1項記載の建設機械の制御装置。

2 4. 該ブーム補正制御系 （ 1 1 A) に、 該ブーム補正値に対してブー ム重み係数を付加するブーム重み係数付加部 （ 1 1 2 A) が設けられた ことを特徴とする、 請求の範囲第 2 1項記載の建設機械の制御装置。

2 5. 該スティ ック補正制御系 （ 1 1 B) に、 該スティ ック補正値に対 してスティ ック重み係数を付加するスティ ック重み係数付加部 （ 1 1 2 B) が設けられたことを特徴とする、 請求の範囲第 2 3項記載の建設機 械の制御装置。

2 6. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) に装備された関節式アーム機構を構成す る相互に枢着された少なく とも一対のァ一ム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) を シリ ンダ式ァクチユエ一タ （ 1 2 0， 1 2 1 ) で駆動する際に、 操作部 材 （ 6， 8 ) の操作位置情報から得られた演算制御目標値に基づいて、 上記の各アーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 該 シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) を制御する建設機械の制 御装置において、

自己及び自己以外の他のアーム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) の実際の姿勢 情報から自己のアーム部材 （ 2 0 0 ) のための制御系 （ 1 A' ) の実制 御目標値を求め、 該実制御目標値と該演算制御目標値とから合成制御目 標値を求めて、 該合成制御目標値に基づいて、 該一対のアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) のうちの所望のアーム部材 （ 2 0 0 ) が所定の姿勢とな るように、 該シリ ンダ式ァクチユエ一タ （ 1 2 0 ) を制御すべく構成さ れたことを特徴とする、 建設機械の制御装置。

2 7. 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) のための流体圧 回路が、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 , 1 2 1 ) の伸縮変位速 度が該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) に作用する負荷に 依存するようなオープンセンタ型回路であることを特徴とする、 請求の 範囲第 2 6項記載の建設機械の制御装置。

3 8

2 8. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) に一端部を枢着され他端側に作業部材 （ 4 0 0 ) 有するとともに、 関節部を介して相互に接続された少なく とも一 対のアーム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) を有する関節式アーム機構と、 伸縮動作を行なうことにより該アーム機構を駆動する複数のシリ ンダ 式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を有するシリ ンダ式ァクチユエ一 夕機構と、

操作部材 （ 6， 8 ) の操作位置情報から演算制御目標値を求める演算 制御目標値設定手段 （ 3 1 , 3 3 ) と、

該演算制御目標値設定手段 （ 3 1， 3 3 ) で得られた該演算制御目標 値に基づいて、 上記の各アーム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) が所定の姿勢と なるように、 該シリ ンダ式ァクチユエ一タ （ 1 2 0， 1 2 1 ) を制御す る制御手段 （ 1 ) とをそなえ、

該制御手段 （ 1 ) 、

該一対のァ一厶部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) のうちの所望のアーム部材

( 2 0 0 ) ついて、 自己及び自己以外の他のアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) の実際の姿勢情報から自己のアーム部材 （ 2 0 0 ) のための制御系 の実制御目標値を求める実制御目標値演算手段 （ 3 4 ) と、

該実制御目標値演算手段 （ 3 4 ) で得られた該実制御目標値と該演算 制御目標値設定手段 （ 3 1， 3 3 ) で得られた該演算制御目標値とから 合成制御目標値を求める合成制御目標値演算手段 （ 3 5 ) と、

該合成制御目標値演算手段 （ 3 5 ) で得られた該合成制御目標値に基 づいて、 上記所望のアーム部材 （ 2 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 1 2 0を制御する制御系 （ 1 A' ) とをそ なえて構成されたことを特徴とする、 建設機械の制御装置。

3 9

2 9. 該制御系 （ 1 A' ) が、 該合成制御目標値演算手段 （ 3 5 ) で得 られた該台成制御目標値とアーム部材姿勢検出手段 （ 2 0 , 2 1 ) にて 検出された上記各アーム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) の姿勢情報とに基づい て、 上記の各ァ一厶部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) をフィー ドバック制御 するように構成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 2 8項記載 の建設機械の制御装置。

3 0. 該アーム部材姿勢検出手段 （ 2 0， 2 1 ) 力 、 該シリ ンダ式ァク チユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出 手段として構成されたことを特徴とする、 請求の範囲第 2 9項記載の建 設機械の制御装置。

3 1. 該合成制御目標値演算手段 （ 3 5 ) 、 該実制御目標値及び該演 算制御目標値に所定の重み情報を付加して該合成制御目標値を求めるよ うに構成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 2 8項記載の建設 機械の制御装置。

3 2. 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) のための流体圧 回路が、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の伸縮変位速 度が該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) に作用する負荷に 依存するようなオープンセンタ型回路であることを特徴とする、 請求の 範囲第 2 8項記載の建設機械の制御装置。

3 3. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) に対して、 一端が回動可能に接続されるブ

4 0 —ム （ 2 0 0 ) と、

該ブーム （ 2 0 0 ) に対して一端が該関節部を介して回動可能に接続 されるとともに、 先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケツ 卜 ( 4 0 0 ) を他端に枢着されるスティ ック （ 3 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) と該ブーム （ 2 0 0 ) との間に介装され、 端部間の距離が伸縮することにより該ブーム （ 2 0 0 ) を該建設機械本 体 （ 1 0 0 ) に対して回転させるブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) と、 該ブーム （ 2 0 0 ) と該スティ ック （ 3 0 0 ) との間に介装され、 端 部間の距離が伸縮することにより、 該スティ ック （ 3 0 0 ) を該ブーム ( 2 0 0 ) 対して回転させるスティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) と、 アーム機構操作部材 （ 8 ) の操作位置情報からスティ ック制御のため のスティ ック制御目標値を求めるスティ ック制御目標値設定手段 （ 3 2 ) と、

該スティ ック制御目標値設定手段 （3 2 ) で得られた該スティ ック制 御目標値に基づいて、 該スティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) を制御する スティ ック制御系 （ 1 B' ) とをそなえるとともに、

該アーム機構操作部材 （ 6 ) の操作位置情報からブーム制御のための ブーム制御目標値を求めるブーム制御目標値設定手段 （ 3 3 ) と、 該ブーム （ 2 0 0 ) 及び該スティ ック （ 3 0 0 ) の実際の姿勢情報か らブーム制御のための実ブーム制御目標値を求める実ブーム制御目標値 演算手段 （ 3 4 ) と、

該実ブーム制御目標値演算手段 （ 3 4 ) で得られた該実ブーム制御目 標値と該ブーム制御目標値設定手段 （ 3 3 ) で得られた該ブーム制御目 標値とから合成ブーム制御目標値を求める合成ブーム制御目標値演算手 段 （ 3 5 ) と、

該合成ブーム制御目標値演算手段 （ 3 5 ) で得られた該合成ブーム制

1 4 御目標値に基づいて、 該ブーム （ 2 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 該ブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) を制御するブーム制御系 （ 1 A' ) と をそなえて構成されたことを特徴とする、 建設機械の制御装置。

3 4. 該スティ ック制御系 （ 1 B' ) が、 該スティ ック制御目標値とス ティ ック姿勢検出手段 （ 2 1 ) にて検出された該スティ ック （ 3 0 0 ) の姿勢情報とに基づいて、 該スティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) をフィ 一 ドノ ソク制御するように構成されるとともに、

該ブーム制御系 （ 1 A' ) 、 該合成ブーム制御目標値とブーム姿勢 検出手段 （ 2 0 ) にて検出された該ブーム （ 2 0 0 ) の姿勢情報とに基 づいて、 該ブーム （ 2 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 該ブーム油圧 シリ ンダ （ 1 2 0 ) をフィ一 ドバック制御するように構成されているこ とを特徴とする、 請求の範囲第 3 3項記載の建設機械の制御装置。

3 5. 該スティ ック姿勢検出手段 （ 2 1 ) が、 該スティ ック油圧シリ ン ダ （ 1 2 1 ) の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成さ れるとともに、

該ブーム姿勢検出手段 （ 2 0 ) が、 該ブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成されたことを特 徵とする、 請求の範囲第 3 4項記載の建設機械の制御装置。

3 6. 該実ブーム制御目標値演算手段 3 4力 上記ブーム （ 2 0 0 ) 及 びスティ ック （ 3 0 0 ) の実際の姿勢情報から該バケツ 卜 （ 4 0 0 ) の 歯先位置情報を演算する実バケツ 卜歯先位置演算部 （ 3 4 A) と、 該実 バケツ ト歯先位置演算部 （ 3 4 A) で得られた該バケツ 卜の歯先位置情 報から該実ブーム制御目標値を求める実ブーム制御目標値演算部 （ 3 4

4 2 B) とをそなえて構成されたことを特徴とする、 請求の範囲第 3 3項記 載の建設機械の制御装置。

3 7. 該合成ブーム制御目標値演算手段 （ 3 5 ) が、 該実ブーム制御目 標値及び該ブーム制御目標値に所定の重み情報を付加して該合成ブーム 制御目標値を求めるように構成されていることを特徴とする、 請求の範 囲第 3 6項記載の建設機械の制御装置。

3 8. 該合成ブーム制御目標値演算手段 （ 3 5 ) で付加される該重み情 報が、 0以上 1以下の数値をとるように設定されていることを特徴とす る、 請求の範囲第 3 7項記載の建設機械の制御装置。

3 9. 該合成ブーム制御目標値演算手段 （ 3 5 ) が、 該ブーム制御目標 値に第 1重み係数を付加するとともに、 該実ブーム制御目標値に第 2の 重み係数を付加して、 該合成ブーム制御目標値を求めるように構成され ていることを特徴とする、 請求の範囲第 3 7項記載の建設機械の制御装

4 0. 該合成ブーム制御目標値演算手段 （ 3 5 ) で付加される上記の第 1重み係数及び第 2重み係数が、 共に 0以上 1以下の数値をとるように 設定されていることを特徴とする、 請求の範囲第 3 9項記載の建設機械 の制御装置。

4 1. 該合成ブーム制御目標値演算手段 （ 3 5 ) で付加される該第 1重 み係数が、 該スティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) の伸長量が大きくなる ほど小さくなるように設定されていることを特徴とする、 請求の範囲 4

4 3 0項記載の建設機械の制御装置。

4 2. 上記の第 1重み係数及び第 2重み係数の和が 1 となるように設定 されていることを特徴とする、 請求の範囲第 3 9項記載の建設機械の制 御装置。

4 3. 該合成ブーム制御目標値演算手段 （ 3 5 ) で付加される該第 1重 み係数が、 該スティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) の伸長量が大きくなる ほど小さくなるように設定されていることを特徴とする、 請求の範囲 4 2項記載の建設機械の制御装置。

4 4. 該ブーム油圧シリ ンダ 1 2 0及びスティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) のための油圧回路が、 各シリ ンダ （ 1 2 0 , 1 2 1 ) の伸縮変位速 度がシリ ンダ （ 1 2 0， 1 2 1 ) に作用する負荷に依存するようなォ一 プンセンタ型回路であることを特徴とする、 請求の範囲第 3 3項記載の 建設機械の制御装置。

4 5. 原動機 （ 7 0 0 ) で駆動されるポンプ （ 5 1 , 5 2 ) と制御弁機 構 （ 3 A〜 3 C， 1 3〜 1 5 ) とを少なく も有する流体圧回路に接続さ れ該ポンプ （ 5 1 , 5 2 ) からの吐出圧で動作するシリ ンダ式ァクチュ ェ一タ （ 1 2 0〜 1 2 2 ) で、 建設機械本体 （ 1 0 0 ) に装備された関 節式アーム機構を駆動する際に、 検出された該関節式アーム機構の姿勢 情報に基づいて、 該制御弁機構 （ 3 A〜 3 C) に制御信号を供給するこ とにより、 該関節式アーム機構が所定の姿勢となるように、 該シリ ンダ 式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を制御する建設機械の制御装置に おいて、 該原動機 Π 0 0 ) における該ポンプ （ 5 1 , 5 2 ) の吐出能力変動 要因が検出されると、 該吐出能力変動要因に応じて該制御信号を補正す るように構成されたことを特徴とする、 建設機械の制御装置。

4 6. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) に一端部を枢着され他端側に作業部材 （ 4 0 0 ) 有するとともに、 関節部を介して相互に接続された少なく とも一 対のアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) を有する関節式アーム機構と、 伸縮動作を行なうことにより、 該アーム機構を駆動する複数のシリ ン ダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を有するシリ ンダ式ァクチユエ 一夕機構と、

該シリ ンダ式ァクチユエ一タ機構に対して作動流体の給排を行なつて 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕機構のシリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 〜 1 2 2 ) に伸縮動作を行なわせるべく、 原動機 （ 7 0 0 ) で駆動され るポンプ （ 5 1 , 5 2 ) と制御弁機構 （ 3 A〜 3 C， 1 3〜 1 5 ) とを 少なく とも有する流体圧回路と、

上記の各アーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) の姿勢情報を検出する姿勢検 出手段 （ 2 0〜 2 2 ) と、

該姿勢検出手段 （ 2 0〜 2 2 ) で検出された検出結果に基づき、 上記 の各アーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 該制御 弁機構 （ 3 A〜 3 C) へ制御信号を供給して、 該シリ ンダ式ァクチユエ —夕 （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を制御する制御手段 （ 1 ) とをそなえるととも に、

該原動機 （ 7 0 0 ) における該ポンプ （ 5 1 , 5 2 ) の吐出能力変動 要因を検出する変動要因検出手段 （ 2 3 ) をそなえ、

該制御手段 （ 1 ) に、

4 5 該変動要因検出手段 （ 2 3 ) によって、 該ポンプ （ 5 1， 5 2 ) の吐 出能力変動要因が検出されると、 該吐出能力変動要因に応じて該制御信 号を補正する補正手段 （ 6 0 A〜 6 0 C) が設けられたことを特徴とす る、 建設機械の制御装置。

4 7. 該原動機 （ 7 0 0 ) が回転出力型原動機として構成されるととも に、

該変動要因検出手段 （ 2 3 ) が該原動機 （ 7 0 0 ) の回転数情報を検 出する手段として構成され、

且つ、 該補正手段 （ 6 0 A〜 6 0 C) 力^ 該変動要因検出手段 2 3に よって該原動機 （ 7 0 0 ) の回転数情報が変動したことが検出されると、 これに応じて該制御信号を補正するように構成されていることを特徴と する、 請求の範囲第 4 6項記載の建設機械の制御装置。

4 8. 該補正手段 （ 6 0 A〜 6 0 C ) 力^

該原動機 （ 7 0 0 ) の基準回転数情報を設定する基準回転数設定手段 と、

該基準回転数設定手段で設定された基準回転数情報と、 該変動要因検 出手段 （ 2 3 ) で検出された該原動機 （ 7 0 0 ) の実回転数情報との偏 差を演算する偏差演算手段 （ 6 0 a ) と、

該偏差演算手段 （ 6 0 a ) で得られた偏差に応じて該制御信号を補正 するための補正情報を演算する補正情報演算手段 （ 6 0 b， 6 0 c ) と をそなえて構成されたことを特徴とする、 請求の範囲第 4 7項記載の建 設機械の制御装置。

4 9. 該補正情報演算手段 （ 6 0 b , 6 0 c ) 力 <、 該偏差演算手段 （ 6

4 6 0 a ) で得られた偏差に応じて該制御信号を補正するための補正情報を 記憶する記憶手段 （ 6 0 c ) を有していることを特徴とする、 請求の範 囲第 4 8項記載の建設機械の制御装置。

5 0. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) に装備された関節式アーム機構を構成す るアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) を、 伸縮変位速度が負荷に応じて変動 するシリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) で駆動する際に、 制 御目標値に基づいて、 該関節式アーム機構が所定の姿勢となるように、 該シリ ンダ式ァクチユエ一タ （ 1 2 0， 1 2 1 ) を制御する建設機械の 制御装置において、

該シリ ンダ式ァクチユエ一タ （ 1 2 0 , 1 2 1 ) の負荷が所定値以上 の場合に、 該制御目標値を低減して、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 , 1 2 1 ) の該伸縮変位速度を低減させるように、 該シリ ンダ式ァ クチユエ一タ （ 1 2 0 , 1 2 1 ) を制御すべく構成されたことを特徴と する、 建設機械の制御装置。

5 1. 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) のための流体圧 回路が、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 , 1 2 1 ) の伸縮変位速 度が該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 , 1 2 1 ) に作用する負荷に 依存するようなオープンセンタ型回路であることを特徴とする、 請求の 範囲第 5 0項記載の建設機械の制御装置。

5 2. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) に一端部を枢着され他端側に作業部材 （ 4 0 0 ) 有するとともに、 関節部を介して相互に接続された少なく とも一 対のアーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) を有する関節式アーム機構と、

4 7 伸縮変位速度が負荷に応じて変動するように伸縮動作を行なうことに より該アーム機構を駆動する複数のシリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) を有するシリ ンダ式ァクチユエ一夕機構と、

操作部材 （ 6， 8 ) の操作位置情報から制御目標値を求める制御目標 値設定手段 （ 8 0 ) と、

該制御目標値設定手段 （ 8 0 ) で得られた該制御目標値に基づいて、 上記の各アーム部材 （ 2 0 0 , 3 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 該 シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 , 1 2 1 ) を制御する制御手段 （ 1 ) と、

該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 , 1 2 1 ) の負荷状態を検出す るァクチユエ一夕負荷検出手段 （ 1 8 1 ) とをそなえ、

該制御手段 （ 1 ) が、

該ァクチユエ一夕負荷検出手段 （ 1 8 1 ) で検出された該シリ ンダ式 ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の負荷が所定値以上の場合に、 該シ リ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の負荷状態に応じ、 該制御 目標値設定手段 （ 8 0 ) で設定された該制御目標値を低減させて、 該シ リ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 , 1 2 1 ) による該伸縮変位速度を低 減させる第 1補正手段 （ 1 8 7 ) を有していることを特徴とする、 建設 機械の制御装置。

5 3. 上記の各アーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) の姿勢情報を検出する姿 勢検出手段 （ 2 0， 2 1 ) をそなえるとともに、

該制御手段 （ 1 ) が、 該制御目標値設定手段 （ 8 0 ) で得られた該制 御目標値と該姿勢検出手段 （ 2 0 , 2 1 ) で検出された上記の各アーム 部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) の姿勢情報とに基づいて、 上記の各アーム部材 ( 2 0 0 , 3 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 該シリ ンダ式ァクチュ

4 8 ェ一タ （ 1 2 0， 1 2 1 ) フィ ー ドバック制御するように構成されてい ることを特徴とする、 請求の範囲第 5 2項記載の建設機械の制御装置。

5 4. 該アーム部材姿勢検出手段 （ 2 0 , 2 1 ) 力 該シリ ンダ式ァク チユエ一タ （ 1 2 0, 1 2 1 ) の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出 手段として構成されたことを特徴とする、 請求の範囲第 5 3項記載の建 設機械の制御装置。

5 5. 該制御手段 （ 1 ) が、

該制御目標値に基づいて、 上記の各アーム部材 （ 2 0 0， 3 0 0 ) が 所定の姿勢となるように、 少なく とも比例動作要素及び積分動作要素を 有するフィ一 ドバック制御系にて該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) を制御する手段として構成されるとともに、

該ァクチユエ一夕負荷検出手段 （ 1 8 1 ) で検出された該シリ ンダ式 ァクチユエ一タ （ 1 2 0， 1 2 1 ) の負荷が所定値以上の場合に、 該シ リ ンダ式ァクチユエ一タ （ 1 2 0 , 1 2 1 ) の負荷状態に応じ、 該積分 動作要素によるフィ一 ドバック制御を規制する第 2補正手段 （ 7 0 a ) を有していることを特徴とする、 請求の範囲第 5 3項記載の建設機械の 制御装置。

5 6. 該第 1補正手段 （ 1 8 7 ) 力 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の負荷の増大に伴い、 該制御目標値の低減量を増大させ て、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) による該伸縮変位 速度を低減させるように構成されていることを特徴とする、 請求の範囲 第 5 2項記載の建設機械の制御装置。

4 9

5 7. 該第 2補正手段 （ 7 0 a ) が、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の負荷の増大に応じ、 該積分動作要素によるフィ ー ドバ ック制御の規制量を増大させるように構成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 5 5項記載の建設機械の制御装置。

5 8. 該制御手段 （ 1 ) が、 該ァクチユエ一夕負荷検出手段 （ 1 8 1 ) で検出された該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の負荷が 所定値以上の状態から該所定値より小さい状態となる過渡状態下では、 該ァクチユエ一夕負荷検出手段 （ 1 8 1 ) で得られた検出結果の変化を 緩慢にする積分手段を通じて得られた結果に基づいて、 該シリ ンダ式ァ クチユエ一タ （ 1 2 0， 1 2 1 ) による該伸縮変位速度を増大させる第 3補正手段 （ 1 8 4 , 1 8 7 ) をそなえていることを特徴とする、 請求 の範囲第 5 2項記載の建設機械の制御装置。

5 9. 該積分手段が、 ローパスフィ ル夕 （ 1 8 4 ) であることを特徴と する、 請求の範囲第 5 8項記載の建設機械の制御装置。

6 0. 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) のための流体圧 回路が、 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0， 1 2 1 ) の伸縮変位速 度が該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0 , 1 2 1 ) に作用する負荷に 依存するようなオープンセンタ型回路であることを特徴とする、 請求の 範囲第 5 2項記載の建設機械の制御装置。

6 1. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) に対して、 一端が回動可能に接続されるブ —ム （ 2 0 0 ) と、

5 0 該ブーム （ 2 0 0 ) に対して一端が該関節部を介して回動可能に接続 されるとともに、 先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケツ 卜 ( 4 0 0 ) を他端に枢着されるスティ ック （ 3 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) と該ブーム （ 2 0 0 ) との間に介装され、 端部間の距離が伸縮することにより該ブーム （ 2 0 0 ) を該建設機械本 体 （ 1 0 0 ) に対して回転させるブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) と、 該ブーム （ 2 0 0 ) と該スティ ック （ 3 0 0 ) との間に介装され、 端 部間の距離が伸縮することにより、 該スティ ック （ 3 0 0 ) を該ブーム ( 2 0 0 ) 対して回転させるスティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) と、 操作部材 （ 6， 8 ) の操作位置情報から制御目標値を求める制御目標 値設定手段 （ 8 0 ) と、

該制御目標値設定手段 （ 8 0 ) で得られた該制御目標値に基づいて、 該バケツ 卜 （ 4 0 0 ) が所定の移動速度で移動するように、 上記のブー ム油圧シリ ンダ 1 2 0及びスティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) を制御す る制御手段 （ 1 ) と、

上記のブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) 又はスティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) の負荷状態を検出する油圧シリ ンダ負荷検出手段 （ 1 8 1 ) と をそなえ、

該制御手段 （ 1 ) が、

該油圧シリ ンダ負荷検出手段 （ 1 8 1 ) で検出されたいずれかのシリ ンダ負荷が所定値以上の場合に、 該シリ ンダ負荷状態に応じ、 該制御目 標値設定手段 （ 8 0 ) で設定された該制御目標値を低減させて、 上記の ブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) 及びスティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) によるバケツ ト移動速度を低減させる第 4補正手段 （ 1 8 7 ) を有して いることを特徴とする、 建設機械の制御装置。

6 2. 該ブーム （ 2 0 0 ) の姿勢情報を検出するブーム姿勢検出手段 （ 2 0 ) と、

該スティ ック （ 3 0 0 ) の姿勢情報を検出するスティ ック姿勢検出手 段 （ 2 1 ) とをそなえるとともに、

該制御手段 （ 1 ) が、 該制御目標値設定手段 （ 8 0 ) で得られた該制 御目標値と上記のブーム姿勢検出手段 （ 2 0 ) 及びスティ ック姿勢検出 手段 2 1で検出された上記のブーム （ 2 0 0 ) 及びスティ ック （ 3 0 0 ) の姿勢情報とに基づいて、 該バケツ 卜 （ 4 0 0 ) が所定の移動速度 で移動するように、 上記のブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) 及びスティ ッ ク油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) をフィー ドバック制御するように構成された ことを特徴とする、 請求の範囲第 6 1項記載の建設機械の制御装置。

6 3. 該スティ ック姿勢検出手段 （ 2 1 ) が、 該スティ ック油圧シリ ン ダ （ 1 2 1 ) の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成さ れるとともに、

該ブーム姿勢検出手段 （ 2 0 ) が、 該ブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成されたことを特 徴とする、 請求の範囲第 6 2項記載の建設機械の制御装置。

6 4. 該制御手段 （ 1 ) が、

該制御目標値に基づいて、 該バケツ 卜 （ 4 0 0 ) が所定の移動速度で 移動するように、 少なく とも比例動作要素及び積分動作要素を有するフ ィ一ドバック制御系にて、 上記のブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) 及びス ティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) を制御する手段として構成されるとと もに、

該油圧シリ ンダ負荷検出手段 （ 1 8 1 ) で検出されたいずれかのシリ

5 2 ンダ負荷が所定値以上の場合に、 該シリ ンダ負荷状態に応じ、 該積分動 作要素によるフィ一ドバック制御を規制する第 5補正手段 （ 7 0 a ) を 有していることを特徴とする、 請求の範囲第 6 2項記載の建設機械の制

6 5. 該第 4補正手段 （ 1 8 7 ) 力 、 該シリ ンダ負荷の増大に伴い、 該 制御目標値の低減量を増大させて、 該バケツ ト移動速度を低減させるよ うに構成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 6 1項記載の建設 機械の制御装置。

6 6. 該第 5補正手段 （ 7 0 a ) が、 該シリ ンダ負荷の増大に応じ、 該 積分動作要素によるフィ一ドバック制御の規制量を増大させるように構 成されていることを特徴とする、 請求の範囲第 6 4項記載の建設機械の 制御装置。

6 7. 該制御手段 （ 1 ) が、 該油圧シリ ンダ負荷検出手段 （ 1 8 1 ) で 検出されたいずれかのシリ ンダ負荷が所定値以上の状態から該所定値よ り小さい状態となる過渡状態下では、 該油圧シリ ンダ負荷検出手段 （ 1 8 1 ) で得られた検出結果の変化を緩慢にする積分手段を通じて得られ た結果に基づいて、 上記のブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) 及びスティ ッ ク油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) によるバゲッ ト移動速度を増大させる第 6補 正手段 （ 1 8 4， 1 8 7 ) をそなえていることを特徴とする、 請求の範 囲第 6 1項記載の建設機械の制御装置。

6 8. 該積分手段が、 口一パスフィルタ （ 1 8 4 ) であることを特徴と する、 請求の範囲第 6 7項記載の建設機械の制御装置。

5 3

6 9. 上記のブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) 及びスティ ック油圧シリ ン ダ （ 1 2 1 ) のための油圧回路が、 上記のブーム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) 及びスティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) の伸縮変位速度が上記のブー ム油圧シリ ンダ （ 1 2 0 ) 及びスティ ック油圧シリ ンダ （ 1 2 1 ) に作 用する負荷に依存するようなオープンセンタ型回路であることを特徴と する、 請求の範囲第 6 1記載の建設機械の制御装置。

7 0. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) に装備された関節式アーム機構の先端に 枢着された作業部材 （ 4 0 0 ) を、 シリ ンダ式ァクチユエ一夕 （ 1 2 0

〜 1 2 2 ) で駆動する際に、 操作部材 （ 6， 8 ) の操作位置情報から求 められる制御目標値に基づいて、 該作業部材 （ 4 0 0 ) が所定の姿勢と なるように、 比例動作要素， 積分動作要素及び微分動作要素を有するフ ィ一ドバック制御系にて該シリ ンダ式ァクチユエ一夕を制御する建設機 械の制御装置において、

該操作部材 （ 6， 8 ) の操作位置が非動作位置であって、 且つ、 該フ ィ一ドバック制御系の制御偏差が所定値以上という第 1条件を満たす場 合には、 上記の比例動作要素， 微分動作要素及び該積分動作要素による フィ 一ドバック制御を施す一方、

該第 1条件を満たさない場合には、 該積分動作要素によるフィー ドバ ック制御を禁止して上記の比例動作要素及び微分動作要素によるフィ一 ドバック制御を施すように構成されていることを特徴とする、 建設機械 の制御装置。

7 1. 建設機械本体 （ 1 0 0 ) と、

該建設機械本体 （ 1 0 0 ) に関節式アーム機構を介して取り付けられ

5 4 た作業部材 （ 4 0 0 ) と、

伸縮動作を行なうことにより該作業部材 （ 4 0 0 ) を駆動するシリ ン ダ式ァクチユエ一タ （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を有するシリ ンダ式ァクチユエ 一夕機構と、

操作部材 （ 6 , 8 ) の操作位置情報から制御目標値を求める制御目標 値設定手段 （ 8 0 ) と、

該作業部材 （ 4 0 0 ) の姿勢情報を検出する姿勢検出手段 （ 2 0〜2 2 ) と、

該制御目標値設定手段 （ 8 0 ) で得られた該制御目標値と該姿勢検出 手段 （ 2 0〜2 2 ) で検出された該作業部材 （ 4 0 0 ) の姿勢情報とに 基づいて、 該作業部材 （ 4 0 0 ) が所定の姿勢となるように、 比例動作 要素， 積分動作要素及び微分動作要素を有するフィ一 ドバック制御系に て該シリ ンダ式ァクチユエ一タ （ 1 2 0〜 1 2 2 ) を制御する制御手段 ( 1 ) と、

該操作部材 （ 6 , 8) の操作位置が非動作位置であるかどうかを検出 する操作位置検出手段と、

該フィ一 ドバック制御系の制御偏差が所定値以上であるかどうかを検 出する制御偏差検出手段 （ 2 8 1 ) とをそなえ、

該制御手段 （ 1 ) が、

該操作位置検出手段によって検出された該操作部材 （ 6， 8 ) の操作 位置が非動作位置であって、 且つ、 該制御偏差検出手段 （ 2 8 1 ) によ つて検出された該フィ一 ドバック制御系の制御偏差が所定値以上という 第 1条件を満たす場合には、 上記の比例動作要素， 微分動作要素及び該 積分動作要素によるフィ一 ドバック制御を施す第 1制御手段と、 該第 1条件を満たさない場合には、 該積分動作要素によるフィー ドバ ック制御を禁止して、 上記の比例動作要素及び微分動作要素によるフィ

5 5 一 ドバック制御を施す第 2制御手段とをそなえて構成されていることを 特徴とする、 建設機械の制御装置。

7 2 . 該姿勢検出手段 （ 2 0〜 2 2 ) 力 該シリ ンダ式ァクチユエ一夕 ( 1 2 0 - 1 2 2 ) の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として 構成されたことを特徴とする、 請求の範囲第 7 1項記載の建設機械の制

7 3 . 該関節式アーム機構が、 相互に関節部を介して枢着されたブーム ( 2 0 0 ) 及びスティ ック （ 3 0 0 ) からなり、

且つ、 該作業部材 （ 4 0 0 ) 力 ^ 該スティ ック （ 3 0 0 ) に枢着され るとともに、 先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケツ 卜とし て構成されたことを特徴とする、 請求の範囲第 7 1項記載の建設機械の 制御装置。

5 6