JPH04149604A - 油圧駆動機械の自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧ショベルの直線掘削制御や、クレーンの
水平引込み制御等に適用され、油圧駆動部の非線形を補
償する手段を備えた油圧駆動機械の自動制御装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

一般に、クレーンやショベル等の油圧駆動機械では、そ
の可動部位を作動させるためのアクチュエータ（油圧シ
リンダ）の非線形性、特にその不感帯を補うことが重要
な課題となる。

すなわち、上記アクチュエータは、厳密には出力に比例
した速度で作動するのではなく、作動開始時を例にとる
と、一定値以上の信号を受けるまでは全く作動しない特
性を持っている。このような不感帯領域は、特に油圧駆
動機械のアクチュエータ（すなわち油圧駆動部）に顕著
に現われるものであり、これを無視して高精度の油圧駆
動制御を進めることは事実上困難とされている。

そこで従来は、上記のような油圧駆動部の不感帯を補償
するための一定の不感帯補償値を予め設定しておき、こ
の不感帯補償値によって実際の制御量を補正する制御が
行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記油圧駆動部の不感帯特性は必ずしも一定でなく、一
般には個々にばらつきがある。従って、上記のように一
定の不感帯補償値で不感帯補償を行う場合、個々の油圧
駆動部の特性を考慮した補正を行うことができず、より
精度の高い制御の実現が望まれる。

このように油圧機器部の特性にばらつきがありながら、
制御精度を高く維持するためには、上記特性に応じて不
感帯補償を微調整する必要がある。

ところが、このような不感帯補償値の調整を機械の１台
１台について製造段階で行っていたのでは、膨大な時間
と手間を要するとともに、制御装置の量産化の妨げとな
り、低コスト化の多きな妨げとなる。また、上記のよう
なばらつきを抑えるために、単なる電磁比例減圧弁に代
えてマイナーワイドバックシステムを備えたサーボ弁を
用いたり、各所にセンサを設けてマイナーフィードバッ
クルブを構成したりしても、これによるコスト高は免れ
得ない。

また、上記油圧駆動部の動特性の非線形は、上記のよう
な不感帯のみに起因するものではなく、例えば油圧駆動
部への出力に対する実際の作動速度の特性（傾き）も、
上記非線形を引起こす大きな要因となっている。

本発明は、このような享情に鑑み、油圧駆動部の特性の
ばらつきに応じた非線形補償の調整を自動的に行うこと
により、低コストの構造で制御精度の向上を図ることが
できる油圧駆動機械の自動制御装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、油圧駆動部の駆動量を検出する検出手段と、
この検出手段の検出信号が入力され、これに基づいて上
記油圧駆動部の駆動制御を行う制御手段とを備え、この
制御手段に、上記油圧駆動部の非線形性を補償する非線
形補償手段が設けられた油圧駆動機械の自動制御装置に
おいて、上記制御手段のモートを通常制御モードと補正
ゲイン設定モードとに切換えるモード切換手段と、上記
補正ゲイン設定モードにおいて互いに出力値の異なる複
数種の信号の出力で油圧駆動部を実際に作動させる信号
出力手段と、この油圧駆動部の作動速度を検出する速度
検出手段と、この検出された速度と上記出力値との関係
および予め設定された上記出力値に対する作動速度の特
性値から補正ゲインを演算する補正ゲイン演算手段と、
この演算された補正ゲインを記憶する補正ゲイン記憶手
段とを備えるとともに、上記通常制御モードにおいて上
記補正ゲイン記憶手段に記憶された補正ゲインを取込ん
だ非線形補償を行うように上記非線形補償手段を構成し
たものである（請求項１）。

また本発明は、上記制御手段に、上記油圧駆動部の不感
帯による非線形性を補償する不感帯補償手段が設けられ
た油圧駆動機械の自動制御装置において、上記制御手段
のモードを通常制御モードと不感帯補償値調整モードと
に切換えるモード切換手段と、上記不感帯補償値設定モ
ードにおいて出力値を変化させながら油圧駆動部の制御
信号を出力する信号出力手段と、上記出力値と実際の油
圧駆動部の駆動量との関係から不感帯補償の調整に関す
る値を演算する不感帯補償調整演算手段と、この演算さ
れた不感帯補償に関する値を記憶する不感帯補償記憶手
段とを備えるとともに、この不感帯補償記憶手段により
記憶された値を取込んだ不感帯補償値で上記通常制御モ
ードにおいて実際の不感帯補償を行うように上記不感帯
補償手段を構成したものである（請求項２）。

〔作　用〕

請求項１記載の装置では、まず、制御手段のモードを補
正ゲイン設定モードに切換え、このモトにおいて信号出
力により油圧駆動機械の可動部位を実際に作動させた時
の速度を検出することにより、この出力−速度の特性値
と予め設定された標準的な出力−速度の特性値とから補
正ゲインが演算され、記憶される。そして、この補正ゲ
インを加味した制御か通常制御モードで行われることに
より、油圧駆動部の特性のばらつきを考慮した制御が実
現されることとなる。

請求項２記載の装置では、まず、制御手段のモードを不
感帯補償値調整モードに切換え、このモードにおいて出
力値と実際の油圧駆動部の駆動量との関係を求めること
により、この関係から不感帯補償値の調整に関する値が
演算され、記憶される。そして、この値から得られる不
感帯補償値を加味した制御が通常制御モードで行われる
ことにより、油圧駆動部の不感帯特性のばらつきを考慮
した制御が実現されることとなる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は、本発明の自動制御装置を備えた油圧駆動機械
の一例として油圧ショベルを示したものであり、この図
は法面掘削作業中の状態を示している。上記油圧ショベ
ル本体の旋回体１には俯仰可能にブーム（可動部位）２
が枢着され、このブム２の先端にアーム（可動部位）３
が、このアーム３の先端にパケット（可動部位）４か各
々回動可能に枢着されている。ブーム２、アーム３、お
よびパケット４の駆動は、それぞれブームシリンダ（油
圧駆動部）５、アームシリンダ（油圧駆動部）６、パケ
ットシリンダ（油圧駆動部）７の伸縮作動により行われ
る。

上記各枢着点またはその近傍には、第１図に示すような
各種検出器、すなわち、ブーム１の対地角度θｌを検出
するブーム角度検出器（検出手段）８、ブーム２に対す
るアーム３の角度α２を検出するアーム角変検出器（検
出手段）９、パケット４の対地角度を検出するパケット
角度検出器（検出手段）１０が配設されている。

旋回体１の運転室内にはアーム３を手動制御するための
アームレバー（図示せず）が設けられ、その操作速度は
、アーム上げ、下げ両方向についてリモコン弁のパイロ
ット圧からアームレバーパイロット圧検出器１１．１２
より検出されるようになっている。

さらに、上記運転室内には、掘削角度設定スイッチ１３
、自動・手動切換スイッチ１４、およびＰＩＤスイッチ
等からなるモード切換スイッチ（モード切換手段）１５
が設けられている。掘削角度設定スイッチ１３は、第３
図に示されるような法面Ｇの傾斜角度βを目標掘削角度
として設定するものである。また、パケット４が掘削開
始地点に所定の姿勢で置かれた状態で自動・手動切換ス
イッチ１４が自動側にセットされることにより、このと
きのアーム先端Ｂの法面に対する高さ位置およびパケッ
ト対地角度がそれぞれ目標値ｙ　ｂｏ。

θ３０として設定されるようになっている。

なお、第３図において、α３はアーム３に対するパケッ
ト角度、ＩＩ　はアーム基端Ｏからブーム先端Ａまでの
距離、１２はブーム先端Ａからアーム先端Ｂまでの距離
（アーム長さ）を示す。また、Ｘは水平座標軸、ｙは垂
直座標軸で、法面掘削の場合、この座標軸Ｘ、Ｙに対し
掘削角度β分だけ回転した座標軸ｘ’、ｙ’　に基つい
てアーム先端８泣置の座標計算が行われる。

上記各検出器８〜１２の検出信号、各種スイッチ１３〜
１５のスイッチ信号はコントローラ１６に入力される。

このコントローラ１６は、上記アムレバーの操作に基づ
き制御信号を出力し、アームシリンダ油圧制置部１７、
ブームシリンダ油圧制御部１８、およびパケットシリン
ダ油圧制御部１９を通じてアームシリンダ６、ブームシ
リンダ５およびパケットシリンダ７の駆動制御を行うこ
の実施例では、アーム３のみがアームレバーの操作で手
動運転されるとともに、このアーム３の回動に伴い、ア
ーム先端Ｂの法面Ｇに対する対地高さ位置ｙｂ’　およ
びパケット対地角度θ３をそれぞれ上記目標値に保ちつ
つ掘削を行うようなブーム２およびパケット４の駆動制
御が自動的に行われるようになっており、上記コントロ
ーラ（制御手段）１６は、パケット４を第３図矢印方向
に直線移動させるために必要なブーム２（ブームシリン
ダ５）およびパケット４（パケットシリンダ７）の制御
量を演算し、これを出力する。

このコントローラ１６は、第２図に示されるように、デ
ィジタル演算部２０、Ａ／Ｄ変換器２１、ＲＡＭ２２、
ＲＯＭ２３、ＥＥＰＲＯＭ２４、およびＤ／Ａ変換器２
５を備え、上記各種検出信号および指令信号（スイッチ
信号）はＡ／Ｄ変換器２１を通じてディジタル演算部２
０に入力される。

このディジタル演算部２０からＤ　／’　Ａ変換器２５
を通じて出力された電圧は、電圧電流変換器２６で変換
された後、電磁比例減圧弁２７によって油圧に変換され
、これにより各シリンダ５〜７の作動速度制御が実行さ
れる。

このコントローラ１６は、上記モード切換スイッチ１５
の操作によって、通常制御モードと調整モードとに切換
えられるとともに、調整モードは次の順序で各モードに
切換えられるようになっている。

（１）位置検出器８〜１０のオフセット値贋整モード （２）シリンダ５〜７のアクチュエータ不感帯補償値調
整モード （３）各シリンダ５〜７のアクチュエータ補正ゲイン設
定モード （４）ブームフィードフォワードゲイン調整モード （５）パケットフィードフォワードゲイン調整モード （６）ブームフィードバックゲイン調整モード（７）パ
ケットフィードバックゲイン調整モー１次に、これらの
各モードにおいて行われる制御内容を以下に詳述する。

※　通常制御モード このモードは、後に詳述する各調整モードにより各制＠
要素の微調整が予め行われた状態で実際の法面掘削作業
を行うためのモードである。

第４図は、このモードに切換えられた時のコントローラ
１６の制御内容を示すブロック線図である。このコント
ローラ１６は、アーム制御ブロック１６ａ、ブーム制御
ブロック１６ｂ１およびパケット制御プロ・・ツク１６
ｃに大別される。

（１）　　アーム制御ブロック１６ａ このブロック１６ａでは、まず、アームレバーパイロッ
ト圧検出器１１（１２）からのアームレバー信号に演算
手段２８によって所定のゲインが乗算されて基本制御量
ｕ２１が出力される。これにアームリンク補正手段２９
による補正が加えられて１次補正制御量ｕ２２が出力さ
れ、さらに非線形補償手段３０により補正された２次補
正制御量ｕ２がアームシリンダ６の制御量として出力さ
れる。

上記アームリンク補正手段２９は、実際のアームシリン
ダ６の伸縮速度とアーム３の回動角速度とが厳密には比
例関係にないことを考慮し、これらの関係がシリンダ全
ストロークを通じて比例関係に保たれるように所定の補
正を加えるものである。

非線形補償手段３０は、前記第２図に示される電磁比例
減圧弁２７の不感帯や、切換弁のスプールストロークと
開度との非線形性等に起因して、電磁比例減圧弁への出
力電流値とアームシリンダ６の伸縮速度との間に非線形
性が生じるのを考慮し、これを補正して線形性を保つも
のであり、後に詳述するアームアクチュエータ補正ゲイ
ン記憶手段３１ａ１およびアームアクチュエータ不感帯
補償微調整値記憶手段（不感帯補償調整記憶手段）３１
ｂにより各々記憶された補正ゲインおよび不感帯補償微
調整値を取込んだ演算を行う。

このような構成により、アームレバー操作の指令速度に
従ってアーム３が一定角速度で手動制御される。

（ｂ）　　ブーム制御ブロック１６ｂ このブロック１６ｂは、上記アーム３の回動中、アーム
先端Ｂの対地高さを一定に保つようにブーム２の俯仰制
御を行うものである。このブーム制御ブロック１６ｂに
は、ブーム角度、アーム角度側検出器８．９による検出
信号（角度信号）が入力され、これら角度信号と、アー
ム制御ブロック１６ａの基本制御量ｕ２＋とに基づいて
、ブームシリンダフィードフォワード演算手段３２によ
り、アーム先端Ｂの法面Ｇに対する高さ位置を一定の目
標値ｙｂｏに追従させるためのブームシリンダフィード
フォワード制御量ｕ１１か演算される。

この演算内容について説明する。ここでは、説明を単純
化するために、上記第３図における法面Ｇの傾斜角βが
０の場合、すなわち水平面の直線掘削作業を行う場合に
ついて説明する。この場合、座標系ｘ、ｙと座標系ｘ′
、　　ｙ＃　は一致するので、座標系ｘ、ｙで話を進袷
る。このとき、ブーム先端Ｂの対地高さ位置ｙｂは次式
で表される。

ｙｂ＝Ｉｌ＋ｉｏθｌ＋Ａ’２　１ｎｎ（θｌ−α２）
これより、アーム先端速度ｙｂは、 ７ｂ＝ｌｌｌ・ｉｓθ１＋ １２　、ＣＯＩ　（θ１−α２））θ１−１　’ｌ　　
ｃｏｓ　（θｌ　−ａ２　）　ａ２となる。ここでθ１
はブーム角速度、α２はアーム角速度である。ｙｂが一
定であればｙｂ　＝。

となるので、 １　２−ｃｏｓ（θ１−ａ２） θ１−　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　α２１　ｌ　　・　ｃｏｓθ　ｌ　　＋１　　
：”ｃｏｔ（θ　ｉ　　−ａ２）が得られ、この式を用
いて、第２図のブームシリンダフィードフォワード制御
量ｕｌｌは、Ｋｌｌ　（／　２　　ｃｏｓ　（θ１−α
２））ｕ　１１　：ｕ　２１ １１ｃｏ＋θ１＋ｌ　２　　ｃｏｓ（θ１−α２　）で
与えられる。なお、Ｋ目はフィードフォワードゲインで
あり、このフィードフォワードゲインＫｌ＋には、予め
設定されたブームフィードフォワードゲイン標準値Ｋｆ
４ｏにブームフィードフォワードゲイン微調整値記憶手
段３３で記憶された微調整値ΔＫ１１を加えたものが用
いられ、このフィードフォワードゲイン微調整値ΔＫｌ
ｌは後述のフィードフォワードゲイン調整モードで設定
されたものが用いられる。

一方、座標演算手段３４では、ブーム角度信号およびア
ーム角度信号に基づいて実際のアーム先端Ｂの高さ位置
ｙ’ｂが座標計算で求められ、この演算値ｙｂと、アー
ム先端高さ位置の目標値ｙｂ。

との偏差Δｙｂから、比例積分手段（フィードバック演
算手段）３５によってフィードバック制御量ｕ１２が演
算される。

この比例積分手段３５は、比例ゲインＫｐおよび積分ゲ
インに１からなるフィードバックゲインを有しており、
上記フィードバック制御量ｕ１２は次式に基づいて演算
される。

ｕ１２＝Ｋｐ　’Δｙｂ＋Ｋｉ　　・Σ（Δｙｂ）ここ
で、Σ（Δｙｂ）は制御開始から現時点までに一定の制
御周期毎に求められた制御偏差Δｙｂの総和（積算値）
である。上記比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＫｉ　に
は、これらの標準値Ｋ　ｐｏ。

Ｋｉｏにブームフィードバックゲイン微調整値３６で記
憶された微調整値ΔＫｐ、　Δに１を加えた値が用いら
れ、これらの微調整値ΔＫｐ、Δに１は後述のブームフ
ィードバック調整モードで設定されたものが用いられる
。

このフィードバック制御量ｕ１２と、前記フィードフォ
ワード制御量ｕｌｌとの加算によりブームシリンダ基本
制御量ｕ１３が求められ、これにブームリンク補正手段
３７による補正（１次補正制御量ｕ１４）、ブーム姿勢
補正手段３８による補正（２次補正制御量ｕｉ５）、非
線形補償手段３９による補正が加えられて、最終的にブ
ームシリンダ制御出力ｕ１が求ぬられる。

ブームリンク補正手段３７は、前記アーム制御プロ・ツ
ク１６ａにおけるアームリンク補正手段２９と同様、ブ
ームシリンダ５の伸縮速度とブーム２の回動角速度５と
の比例関係を保つための補正を行う。非線形補償手段３
９は、上記非線形補償手段３０と同様にブームシリンダ
油圧制御ｔ＆１８への出力電流値とブームシリンダ速度
との線形性を補償するものであり、ブームアクチュエー
タ補正ゲイン記憶手段４０ａおよびブームアクチュエー
タ不感帯補償微調整値記憶手段（不感帯補償調整記憶手
段）４０ｂに記憶された補正ゲインに８および微調整値
ΔＷを取込んだ演算を行う。これらの値も、後述のア・
クチュエータ補正ゲイン調整モトお、よびアクチュエー
タ不感帯補償価値調整モトで設定されたものが用いられ
る。

ブーム姿勢補正手段３８は、ブーム角度θ１によってブ
ーム２の慣性モーメントが変化し、これによってブーム
シリンダ圧が変化してシリンダ速度か変化することを考
慮し、ブーム角度に応じて補正ゲインを乗じることによ
り、ブーム角速魔を一定に保つ補正を行なう。

以上のような構成により、アーム先端Ｂか対地高さを一
定に保った状態で掘削面Ｇに沿って直線移動するように
、ブーム２の俯仰制御が行われる。

（ｃ）　　パケット制御ブロック１６ｅこのブロック１
６Ｃは、上記アーム３の回動中、バケ、ソト４の対地角
変θ３を一定に保つようにパケット４の回動制御を行う
ものである。このパケット制御ブロック１６ｅでは、パ
ケット角度検出器１０によるパケット角度θ３の検出値
と、パケット角度の目標値θ３０との偏差Δθ３から比
例積分手段４１によってフィードバック制御量ｕ３２が
求められる。この比例積分手段４１も、フィードバック
ゲインとして比例ゲインＫｐおよび積分ゲインに１を有
しており、次式によってフィードバック制御量ｕ３２を
算出する。

ｕｉ２＝Ｋｐ　　・Δθ３＋Ｋｉ　　・Σ（Δθ３）こ
れらグ）比例ゲインＫｐおよび積分ゲインに１にも、予
め設定された標準値Ｋ　ｐｏ、　　Ｋ　ｌｏにバケ・７
　トフイートベ・ツクゲイン微調整値記憶手段４２で記
憶された微調整値ΔＫｐ、　　ΔＫ［を加えた値が用い
られる。

一方、アーム制御ブロック１６ａの基本制御量ｕ２１と
、ブーム制御ブロック１６ｂの基本制御量ｕ１３とがパ
ケットフィードフォワード演算手段２９に取込まれ、両
制御量ｕ２＋、　　ｕ１３に基づいて、パケット角度θ
３を目標値θ３０に追従させるためのパケットシリンダ
フィードフォワード制御量ｕ３１が演算される。

具体的な演算内容を説明する。まず、パケット角度θ３
は次式で表わされる。

θ３＝θｌ−α２−α３ 、°、　　υ３＝θｌ　−１０１２−ａ３θ３冨０とす
ると Δ３−υ１−＆２ これに基づき ｕ　３ｉ＝　Ｋ　ｆｆ　（ｕ　Ｎ　−ｕ　２１）が得ら
れ、この式からパケットフィードフナワード制御量ｕ３
＋が算出される。このモードにおけるフィードフォワー
ドゲインＫｆｆも、予め設定された標醜値Ｋ　！　ｉ　
０にパケットフィードフォワードゲイン微調整値記憶手
段４４で記憶されたゲイン微調整値ΔＫｌ＋を加えた値
か用いられ、この微調整値ΔＫＮには後述のパケットフ
ィー　ドフォワードゲイン調整モードで設定された値が
用いられる。

上記フィードバック制御量ｕ３２およびフィードフォワ
ード制御量ｕ３１は互いに加算され、これによって基本
パケット制御量ｕ３３が求められる。そして、これにパ
ケットリンク補正手段４６による補正（１次補正制御量
ｕ３４）、および非線形補償手段４６による補正を加え
ることによりパケットシリンダ制御出力ｕ３が求められ
る。

この非線形補償手段４６も、パケットアクチュエータ補
正ゲイン記憶手段４７ａで記憶されたアクチュエータ補
正ゲインおよびパケットアクチュエータ不感帯補償微調
整値記憶手段（不感帯補償調整記憶手段）４３ｂで記憶
された微調整値ΔＷに基づく演算を行う。

以上により、パケット４の対地角度θ３を一定（目標値
）に保つ制御が実行され、この制御と、ブーム制御ブロ
ック１６ｂによるアーム先ＩＢの直線移動制御とが組合
わされて実際の法面掘削作業が実現される。

なお、各フィードフォワード演算手段３２，４３および
比例制御手段３５．４１で設定されているゲイン標準値
Ｋｌｆｏ　、　Ｋｐｏ、　Ｋｉｏは前記第２図のＲＯＭ
２３に格納されているのに対し２、ゲイン微調整値ΔＫ
ｆｌ、　　ΔＫ　ｐｏ、　ΔＫｉｏはＥＥＰＲＯＭ２４
に格納されており、必要に応じて書き換え可能となって
いる。

次に、この通常制御モードにおいて各非線形補償手段３
０．３９．４６で行われる演算内容を第５図および東６
図を参照しながら説明する。

第６図は、各シリンダに代表されるアクチュエータ類の
定常速度特性、すなわちアクチュエータに入力される制
御信号に対する作動速度（出力）の特性の一例を示した
ものであるが、この図から分かるように、上記特性の非
線形性は、アクチュエータの不感帯Ａ　Ｆに起因する要
素と、それ以外の要素とに分けられる。

第５図に示される不感帯性非線形補償手段４８は、上記
要素のうち、不感帯Ａ　Ｆに起因する要素以外の要素の
非線形性を補償するものであり、上記特性が例えば策６
図に示すような曲線Ｒ１で表される場合、この曲線を表
す関数の逆関数（曲線Ｒ２で表示）を入力値に乗じるこ
とにより、制御量の線形化を行う。

この不惑帯性非線形補償手段４８の出力値には、アクチ
ュエータ補正ゲイン乗算器４９により、アクチュエータ
補正ゲイン記憶手段で記憶されたアクチュエータ補正ゲ
インに！が乗じられる。このアクチュエータ補正ゲイン
Ｋａは、アクチュエータの出力−作動速度の特性にばら
つきがあることを考慮して設定されるものであり、後述
のアクチュエータ補正ゲイン調整モードによって演算さ
れ、設定される。

一方、この非線形補償手段３０　（３９，４６）で予め
設定されている不感帯補償標準値ＷＯには、アクチュエ
ータ不感帯補償微調整値記憶手段３１ｂ　（４１ｂ、４
７ｂ）で記憶された不感帯補償微調整値ΔＷが加算器５
０で加算されて調整ずみの不感帯補償値Ｗが算出されて
おり、この不感帯補償値Ｗが不感帯補償値加算器（不感
帯補償手段）５１で上記アクチュエータ補正ゲイン乗算
器４９の出力値に加算されることにより、最終的な出力
値が演算される。上記アクチュエータ不感帯補償微調整
値ΔＷＯは、アクチュエータや制御弁によって不感帯に
ばらつきが生じることを考慮し、不感帯補償標準値ｗＯ
を基準とした過不足量で表わされるものであり、後述の
アクチュエータ不感帯補償値調整モードにおいて設定さ
れる。

（１）位置検出器オフセット値調整モード上記通常制御
を実行する前に、各制御要素の調整が行われるが、この
調整モードとしてまず位置検出器オフセット値調整モー
ドに切換えられる。

このモードは、各種検出器の特性や取付状態にばらつき
があることに鑑み、その調整を行うためのものである。

具体的には、各可動部位を可動範囲終端位置等のように
明確に位置決めのできるところで静止させ、この時の検
出信号からオフセットを求めて記憶する動作が実行され
る。

（２）アクチュエータ不感帯補償値調整モード検出器の
微調整が行われた後は、その微調整された状態で次の不
感帯補償値調整モードに切換えられる。このモードは、
各シリンダ５〜７のアクチュエータ類の不感帯にばらつ
きがあることを考慮し、その補償値の微調整値を演算し
、記憶するためのモードである。

このモードでのコントローラ１６の機能構成を第７図に
示す。なお、この構成は、ブームシリンダ５、アームシ
リンダ６、パケットシリンダ７の各アクチュエータの調
整モードについて共通であるため、１枚の図面でまとめ
て説明することとする。

図において初期位置記憶手段５２は、調整動作を始める
際の各アクチュエータ（ここではシリンダ５〜７）の位
置（初期位置）を記憶するものである。変位置演算手段
５３は、現在のアクチュエータ位ｆｆ１ｉ上上記初期位
置との差、すなわち各アクチユエータの変位量を演算す
るものである。出力信号記憶手段５４は、信号出力手段
５５から出力される各アクチュエータの駆動信号を一定
の周期で順次記憶するとともに、変位量演算手段５３に
よｈ６算された変位量が所定の値（後述する）となった
時点で、この時の出力信号をアクチュエータ不感帯補償
微調整値演算手段５６に出力するものである。信号出力
手段５５は、変位量演算手段５３により演算される変位
量に（して各アクチュエータの駆動信号を出力するもの
である。

アクチュエータ不感帯補償微調整値演算手段（不感帯補
償調整演算手段）５６は、上記出力信号記憶手段５４か
ら出力された出力信号に基づきアクチュエータの不感帯
補償値Ｗを算出するとともに、この不感帯補償値Ｗと、
予め設定された不感帯補償標準値ＷＯとの差をアクチュ
エータ不感帯補償微調整値ΔＷとして設定し、アクチュ
エータ不感帯補償微調整値記憶手段３１ｂ（４１ｂ。

４７ｂ）に記憶させるものである。この微調整値ΔＷは
、ハード的にはＥＥＰＲＯＭ２４に記憶され、必要に応
して書き換え可能となっている。

次に、このモートで実際に行われる微調整値ΔＷの設定
動作を説明する。この実施例では、第１２図に示される
ように、アクチュエータへの出力と作動速度との間にヒ
ステリシスがあることを考慮し、同図に示される２つの
不感帯補償値ｗｌ。

ｗ２を求める動作か行われる。

まず、同図の不感帯補償値Ｗ１に対応する微調整値Δｗ
ｉを設定する動作（第１の調１整動作）を第８図のフロ
ーチャートに示す。

調整に先立ち、初期化、すなわち前記信号出力手段５５
の出力値ｏ−ｃｈｅｅｋを初期値０に設定するとともに
、現在のアクチュエータ位置を初期位置ｘ−ｉｎｉ　と
して記憶する（ステップ８１）。

次に、上記出力値υ−ｃｂｅｅｋに予め設定された一定
値Δｕ−ｃｈ！＋ｋを加えた値が新しい値ｏ−ｃｈ！ｃ
ｋとして設定され（ステップＳ２）、この値ｏ−ｃｈｅ
ｃｋを実際の出力値としてアクチュエータに制御信号が
出力される（ステップＳ３） このステップＳ２．Ｓ３が繰返し続行されることにより
（ステップＳ４でＮＯ）　、’１１９図の上段に示され
るように、時間に比例して出力値が増大するが、この出
力アクチュエータの不感帯領域にある間はアクチュエー
タ位置は変化しない。その後、さらに上記出力値が増大
し、アクチュエータ位置が変化してその現在の位置と初
期位置ｘ−ｉｎとの差（すなわち変位量）が予め設定さ
れた量Δｘ１以上となった時点（ステップＳ４でＹＥＳ
第９図の点Ｐｌ）で、この時の値＊−Ｃｈ＋＋ｋが不感
帯補償値として設定されるとともに、この値ｕ−＋ｈ：
ｃｋから予め設定された不感帯補償値ｗｌｏを差し引い
た値か算出され、この値が第１のアクチュエータ不感帯
補償微調整値ΔＷ１としてアクチュエータ不感帯補償微
調整値記憶手段３１ｂ（４１ｂ、　　４７　ｂ）に記憶
される（ステップＳ５）。

そして、アクチュエータへの出力信号が０に戻されて第
１の調整動作が終了する。

次に、第１０ＢＣのフローチャートに示されるような第
２の調整動作、すなわち第２の不感帯補償微調整値ΔＷ
２を設定する動作が開始される。

ここで、ステップ３１〜Ｓ３までの動作は上記と同様で
あり、出力値１ｉ−Ｃｈ＋ｃｋは時間とともに増大する
が、変位量が予め設定された値Δｘ２以上となった時点
（ステップＳ７でＹＥＳ、第１１図の点Ｐ２）で、この
時のアクチュエータ位置がｘ−ｏｌｄとして記憶される
（ステップ３８）。上記値Δｘ２は、アクチュエータが
動き出して安定した状態になったと判断されるような値
が設定される。

この時点を過ぎると、今度は現在の出力値ｕ−ｃｈｅｃ
ｋから一定値Δローｃｈｅｃｋを差し引いた値が新しい
出力値ｏ−ｃｈｅｃｋとして設定され（ステップＳ９）
、この新しい値を実際の出力値としてアクチュエータに
信号が出力される（ステップ５１０）。

そして、上記のステップ８８〜ＳＩＯの動作が繰返し続
行されることにより（ステップＳｌｌでＮｏ）、記憶値
ｘ−ｏ１ｄが順次更新される一方、８力値ａ−ｃｈｅｃ
ｋは時間とともに減少し、アクチュエータの作動速度が
減少していくか、記憶値ｘ−ｏ１ｄ　　（すなわち前回
のアクチュエータ位置）と現在の位置との差か一致ある
いは逆行した時点（ステップＳｌｌでＹＥＳ、第１１図
の点Ｐ３）、すなわちアクチュエータがほぼ停止し、た
時点で、この時の出力値口〜ｃｈｅｃｋが第２のアクチ
ュエータ不感帯補償値ｗ２上して設定され、この値から
予め設定された第２のアクチュエータ不感帯補償標準値
Ｗ２０を差し引いた値が第２のアクチュエータ不感帯補
償微調整値ΔＷ２としてアクチュエータ不感帯補償微調
整値記憶手段３１ｂ　（４１ｂ、４７ｂ）に記憶される
（ステップ５１２）。

このようにして設定、記憶されたアクチュエータ不感帯
微調整値ΔＷｌ、　　ΔＷ２が、前記通常制御モードに
おいて不感帯補償標準値ｗａに加えられることにより、
個々のアクチュエータの不感帯特性を考慮した適切な制
御か実行されることとなる。

なお、上記２つの微調整値ΔＷｌ、　ΔＷ２の使い分け
、換言すれば２つの不感帯補償値Ｗ１　（＝ＷＯ讐−Δ
ｗｌ　）、Ｗ２　　（＝Ｗ（１＋ΔＷ２）の使い分けに
ついては、機械の特性に応して適宜法めればよい。例え
ば、両者の平均値を不感帯補償値Ｗとして常時用いるよ
うにしてもよいし、第１３図に示されるように、制御開
始時は第１の不感帯補償値ｗ１を用い、その後策２の不
感帯補償値Ｗ２まで漸次的に減少させるようにしてもよ
い。また、速度が増加傾向にある場合は第１−の不感帯
補償値ｗ１を用い、減少傾向にある場合には第２の不感
帯補償値Ｗ２を用いるような制御を行ってもよい。

（３）アクチュエータ補正ゲイン設定モードこのモード
は、アクチュエータの出力に対する実際の作動速度の特
性にばらつきがあることに鑑み、これを補正するための
アクチュエータ補正ゲインＫａを設定するためのもので
あり、上記補正ゲインＫａには、上記出力−速度特性の
傾きの標準値ａｏと個体値ａとの比ａ　ｏ　／　ａが設
定される。

笑１４図は、この補正ゲインＫａを設定するための機能
構成を示したものである。ここでも、ブムシリンダ５、
アームシリンダ６、パケットシリンダ７の各アクチュエ
ータについての補正ゲイン設定に要する構成は共通であ
るため、この第１４図のみで各モードをまとめて説明す
ることとする。

ここでは、アクチュエータに一定の信号を出力し、実際
に可動部位（この実施例ではブーム２、アーム３、パケ
ット４）を動かしてこの時の回動速度を求め、この速度
から上記補正ゲインＫａを求める動作が行われる。

図において、角度範囲設定手段５７は、アクチュエータ
の作動により上記可動部位を動かす範囲、およびこの範
囲内において実際に時間計測を行う時間計測範囲を設定
するものである。例えば、上記可動部位の回動限界角度
が第１５図に示される角度θ２１．θ１である場合、角
度範囲設定手段５７は、可動部位を実際に動かす範囲と
して上記の可動範囲よりも狭い範囲である同図の角度θ
ｂ１〜θｂこの範囲を設定し、さらに、この回動範囲中
、時間を計測する範囲として同図の角度θｃ１〜θＣ２
の範囲を設定する。

一定出力信号発生手段（信号出力手段）５８は、上記設
定回動範囲θｂｌ〜θ１１２の範囲で可動部位を何度も
往復させるように、アクチュエータに適宜信号を出力す
るとともに、回動の回を重ねるごとに出力信号のレベル
を一定値ずつ上げるように構成されている。すなわち、
アクチュエータには回動回数に比例したレベルの信号が
出力されることになる。

時間計測手段（速度検出手段）５９は、上記可動部位が
回動する際、この回動部位が上記角度範囲設定手段５７
で設定された時間計測範囲θＣ１〜θｃ２を通過するの
に要する時間を計測するものである。また、速度記憶手
段６０は、上記時間計測範囲で時間計測手段５９により
計測された時間と、同範囲の角度幅（θｃ２−θｃｌ）
とから各回動時の回動速度を演算し、この速度をアクチ
ュエータの出力値との組合わせデータとして記憶するも
のである。

アクチュエータ補正ゲイン演算手段６２は、上記速度記
憶手段６１で記憶された各速度に基づき補正’ｆ　イ＞
　Ｋ　ａを演算するものであり、この演算は、予め設定
されている不感帯補償標準値Ｗ０とＡｉｉ記不感帯補償
微調整値記憶手段３１ｂ（４１ｂ。

４７ｂ）で記憶された微調整値ΔＷとの和である不感帯
補償値Ｗを考慮して行われる。

具体的に、上記速度記憶手段６１で記憶された出力−速
度に関するデータを上記不感帯補償値Ｗを差引いてグラ
フにプロットすると第１６図のようになる４１図におい
て、直線Ｌ１は標準的な出力速度特性を示し、その傾き
である特性標準値ａＯは予めコントローラ１６に記憶さ
れている。

これに対し、直線Ｌ２は上記プロットされた点から得ら
れるものであり、この傾きが特性の個体値ａとなる。

アクチュエータ補正ゲイン演算手段６２は、上記特性標
漁値ａＯと個体値ａとの比ａｄ／’ａをアクチュエータ
補正ゲインに３として設定し、アク千ユエータ補正ゲイ
ン記憶手段３１ａ（４１ａ。

４７ａ）に記憶させる。従って、この記憶されたアクチ
ュエータ補正ゲインに２を用いた制御が上記通常制御モ
ードで実行されることにより、各アクチュエータの出力
−速度特性のばらつきを考慮した制御が実現されること
になる。

なお、この補正ゲインＫａ　もハード的にはＥＥＰＲＯ
Ｍ２４に格納され、必要に応じて嘗き換えが可能となっ
ている。

（４）ブームフィードフォワードゲイン調整モード （５）パケットフィードフォワードゲイン調整モード これらのモードは、機械の固体差に応じた適正なフィー
ドフォワード制御か実行されるように、現実の掘削動作
と同等の試行動作を行うことによって、各フィードフォ
ワードゲインの微買整値を設定するモードである。

第１７図は、ブームフィードフォワードゲイン調整モー
ドにおけるコントローラ１６の機能構成を示したもので
ある。前記第４図吉の比較から明らかなように、ここで
は比例積分手段３５によるブーム２のフィードバック制
御は行われず、実際のアーム左端高さｙｂ　と目標値ｙ
ｂｏとの差（制御偏１）Δｙｂは一定の制御同期毎に偏
差記憶手段６３１こＪ己憧される。

同図に示されるブームフィードフすワードゲイン微調整
値演算手段６４は、１回の試行掘削動作で記憶された偏
差の［算値Σ（Δｙｂ’）からワイド７中ワードゲイ〉
の修正量を順次求め、この修正量の毎回の積算値で修正
したゲインに基づきブームシリ〉ダフィードフォワード
演算手段３２に試行掘削動作のフィードフォワード制御
を行わせるとともに、上記偏差の積算値Σ（Δｙｂ）が
許容範囲内に収まった時点での修正量の積算値をブーム
フィードフォワードゲイン微調整値ΔＦｄｌとして設定
し、前記ブームフィードフォワードゲイン微諷整値記憶
手段３３に記憶させるものである。っ 同様に、第１８図は、パケットフイードフオワトゲイン
調整モード１こおけるコン・トローラ１６の機能構成を
示したものである。ここでも、比例積分手段４１による
バケフト４のフィードバック制御は行われず、実際のパ
ケット対地角度θ３と目標値θ３０との差（制御偏差）
Δθ３は一定の制御周期毎に偏差記憶手段６５に記憶さ
れる。

同図に示されるパケットフィードフォワードゲイン微調
整値演算手段６６も、前記ブームフィードフォワードゲ
イン微調整値演算手段６４と同様、１回の試行掘削動作
で記憶された偏差の積算値Σ（Δθ３）からフィードフ
ォワードゲインの修正量を順次求め、この修正量の毎回
の積算値で修正したゲインに基づきパケットシリンダフ
ィードフォワード演算手段４３に試行掘削動作のフィー
ドフォワード制御を行わせるとともに、上記偏差の積算
値Σ（Δｙｂ）が許容範囲内に収まった時点での修正量
の積算値をブームフィードフォワードゲイン微調整値Δ
Ｋｌｉとして設定し、前記ブームフィードフォワードゲ
イン微調整値記憶手段４４に記憶させるものである。

両フィードフォワードゲイン微調整値演算手段６４．６
６の機能構成を第１９図に示す。なお、ここではブーム
フィードフすワードゲインおよびパケットフィードフォ
ワードゲインの双方の調整モードについて共通して説明
するので、両モードにおける制御偏差Δｙｂ、　　Δθ
３は共通してΔｈで表わすこととする。

上記第１９図において、修正量演算手段６８は１回の試
行掘削動作で偏差記憶手段６３（６５）に記憶された偏
差Δｈの積算値Σ（Δｈ）に基づき、これに対応するフ
ィードフォワードゲインの修正量Ｆｉ１（Σ（Δｈ））
を演算するものであるこの実施例では、偏差の積算値Σ
（Δｈ）とフィードフォワードゲイン修正量Ｆｆ１（Σ
　（Δｈ）とに第２０図に示されるような関係が与えら
れている。すなわち、偏差の積算値Σ（Δｈ）が正の許
容値Ｖａ　　（＞０）以上または負の許容値−■３（く
Ｏ）以下である領域においてのみ、これに応じたフィー
ドフォワードゲイン修正量 Ｆｉ＋（Σ（Δｈ））が設定されることになる。

積算値記憶手段６９は、１回の試行掘削動作の度に修正
量演算手段６６で演算される修正量Ｆｌ＋（Σ（Δｈ）
）の積算値を順次記憶し、この積算値を仮のフィードフ
ォワードゲイン微調整値とし、てフィードフォワード演
算手段３２（４３）に与え、これに基ついて試行掘削動
作中のフィードフォワード制御を行わせるものである。

許容判定手段７０は、】回の試行掘削動作が終わる度に
、その偏差の積算値Σ（Δｈ）か許容範囲内、すなわち
第２０図において（−■２≦０≦Ｖａ）の範囲内にある
か否かを判定するものである。微調整値設定手段７】は
、この許容判定手段７０により偏差の積算値Σ（Δｈ）
か許容範囲内にあると判定された場合に、その時点での
修正量の積算値をフィードフォワードゲイン微調整値Δ
Ｋｌｌとして設定し、フィードフォワードゲイン微調整
値記憶手段３３．４４に記憶させるものである。

次に、このモードにおいて実際に行われる微調整値の設
定動作を第２１図のフローチャートを参照Ｃながら説明
する。

まず、フィードフすワードゲインの調整に先立ち、フィ
ードバックゲインをＯにし　（ステップＳ２＋）、フィ
ードバック制御か働かないようにする。一方、フィード
フナワードゲイン微調整値Δに１［を０に設定するとと
もに、フィードフォワドゲイシＫｌｉを予め設定されて
いるゲイン標醜値Ｋ１１ｏに設定し、これによってフィ
ードフォワードゲインＫｌ＋の初期化を行う（ステップ
５２２）。

次に、実際の掘削動作と同等の試行掘削動作を行いなが
ら、この動作中に一定の制御周期毎に偏差Δｈを割出し
て順次記憶しくステップ５２３）、さらに、その積算値
Σ（Δｈ）を算出する（ステップ５２４）。

この偏差の積算値Σ（Δｈ）が前記許容範囲（−ｖ１〜
Ｖｉ）内にない場合には（ステップＳ　２５．　　Ｓ　
２６のいずれか一方でＮｏ）、この積算値Σ（Δｈ）に
対応する修正量Ｆｆｆ（Σ（Δｈ））を求め、これを仮
のフィードフォワードゲイン微調整値ΔＫＮに加えたも
のを新たなフィードフォワードゲイン微調整値ΔＫＮと
して更新設定するとともに、この仮のフィードフォワー
ドゲイン微調整値Δに＋＋をゲイン標準値Ｋ　ｆｆｏに
加えた値を仮のフィードフォワードゲインＫｉｔとして
設定しくステップＳ４７’）、このゲインＫＮに基づい
て次の試行掘削動作を行わせる。

このような動作が繰返されることにより、仮のフィード
フォワードゲイン微調整値ΔＫ１１には修正量Ｆ１１（
Σ（Δｈ））が順次積算されていき、フィードフォワー
ドゲインＫｌｌは修正されていく。

そして、上記偏差の積算値Σ（Δｈ））が許容範囲内に
収まった時点（ステップＳ２５．Ｓ２６でＹＥＳ）で、
この時の積算値である仮の微調整値ΔＫｌｌが正式なフ
ィードフォワードゲイン微調整値として設定され、記憶
される（ステップ５２８）。

このようにして設定、記憶されたフィードフォワードゲ
イン微調整値ΔＫＮを標準値Ｋ１１ｏに加えた値がフィ
ードフォワードゲインＫｌｌとして前記通常制御モード
で用いられることにより、その機械の特性に適したフィ
ードフォワード制御が実現されることになる。

なお、上記各制御偏差には重みづけが可能である。例え
ば、機械の立上がりの状態を重視したい場合には、第２
２図（ａ）に示すように、初期せ態では初期値Ｃｖｓか
ら定常値Ｃｖｏまで徐々に減値し、この状態以降は定常
値Ｃｖｏで一定となるような重み係数Ｃｖを導入し、こ
の重み係数Ｃｖと上記定常値ＣＩＯとの比を偏差Δｈに
乗じるすればよい。この場合、実際の制御偏差の動向が
同図（ｂに示されるものとすると、重みっけをされた制
御偏差の動向は同図（Ｃ）となる。このような重みづけ
を行えば、特に制御開始直後にフィツトするようなゲイ
ンを与えることが可能になる。

（６）ブームフィードバックゲイン調整モード（７）パ
ケットフィードバックゲイン調整モードこれらのモード
は、上記フィードフォワード制御と同様に、現実の掘削
動作と同等の試行動作によって各フィードバックゲイン
の微調整値を設定するモードである。

第２３図は、ブームフィードバックゲイン調整モードに
おけるコントローラ１６の機能構成を示したものである
。ここでも、実際のアーム先端高さｙｂと目標値ｙｂｏ
との差（制御偏差）Δｙｂが一定の制御周期毎に偏差記
憶手段７２に記憶されるようになっている。

ブームフィードバックゲイン微調整値演算手段７３は、
上記偏差Δｈの振動状！！！（この実施例では振動カウ
ント値）ならびに積算値Σ（Δｙｂ）に基づき、フィー
ドバック比例ゲインおよび積分ゲインの修正量をそれぞ
れ求め、この修正量の毎回の積算値で修正したゲインに
基づき比例積分手段３５に試行掘削動作のフィードバッ
ク制御を行わせるとともに、上記偏差の振動状態および
積算値が許容範囲内に収まった時点での修正量をブーム
フィードバックゲイン微調整値ΔＫｐ、Δにとして設定
し、前記ブームフィードバックゲイン微調整値記憶手段
３６に記憶させるものである。

同様に、第２４図は、パケットフィードバックゲイン調
整モードにおけるコントローラ１６の機能構成を示した
ものである。ここでも、実際のパケット対地角度θ３と
目標値θ３０との差（制御偏差）Δθ３が一定の制御周
期毎に偏差記憶手段７５に記憶され、その振動状態およ
び積算値に基づき、パケットフィードバックゲイン微調
整値演算手段７６によりフィードバックゲインの修正量
が順次求められ、この修正量の毎回の積算値で修正した
ゲインに基づき比例積分手段４１により試行掘削動作の
フィードバック制御が実行されるとともに、上記偏差の
振動状態および積算値が許容範囲内に収まった時点での
修正量がパケットフィードバックゲイン微調整値ΔＫｐ
、　　Δに１として設定され、前記パケットフィードバ
ックゲイン微調整値記憶手段４２に記憶される。

両フィードバックゲイン微調整値演算手段７３゜７６の
機能構成を第２５．２６図に示す。なお、このモードは
比例ゲイン調整モード、積分ゲイン調整モードの順で切
換えられるので、前者のモードを第２５図に示し、後者
のモードを第２６図に示している。

第２５図において、振動状態演算手段７８は、１回の試
行掘削動作で偏差記憶手段７２　（７５）に記憶された
偏差Δｈの振動状態を演算するものであり、この実施例
では振動カウント値ｎが演算される。

この振動カウント値ｎは、第２７図に示されるようにし
て演算される。同図における補助カウント値は、初期値
がＯであり、偏差の増減方向が前回と同じであれば１が
加算され、前回と異なれば０にリセットされるものであ
り、３になった時点でリセットされる。フラグは、初期
値が０であり、最初に補助カウント値が３となった時、
これが増加方向であれば１に、減少方向であれば−１に
設定される。以降は、補助カウント値が３でかつ増減方
向が逆転されている場合に符号が反転される。

振動カウント値ｎは、初期値が０であり、上記フラグが
変化する度に１ずつ加算される。

従って、この演算では、偏差の増減方向が巨視的に切換
わった回数がカウントされることになる。

なお、振動カウントａｎは他の手法で設定するようにし
てもよい。例えば、第２８ｅ　（ａ）（ｂ）に示される
ように、振動の中心と予想される適当な振動検出オフセ
ット値ｈｅの上下に幅δをもつ振動検出幅を設定し、こ
の検出幅の内側から外側に偏差か移行する度に振動カウ
ント値ｎを加算していくようにしてもよい。この場合、
同図（ａ）に示されるように偏差の激しい振動がある場
合には餐数の振動カウント値ｎがカウントされ、同図（
ｂ）に示されるように偏差の振動が極めて緩やかな場合
には振動カウント値ｎはほとんどカウントされない。

修正量演算手段７９は、上記のようにして算出された振
動カウント値ｎに基づき、これに対応するフィードバッ
ク比例ゲイ〉の修正量Ｆｐ　　（ｎ）を演算するもので
ある。

この実施例では、振動カウント値ｎと比例ゲイン修正量
Ｆｐ　　（ｎ）との間に第２９図に示されるような関係
が与えられている。すなわち、振動力ウシト値が予め設
定された許容値ｎａ　　（＞Ｏ）以上である領域におい
てのみ、制御偏差の動向が振動的であるとしてこれに応
した負のフィードバックゲイニ・修正量Ｆｐ　　（ｎ）
が設定されるようになっている。

積算値記憶手段８０は、１回の試行掘削動作の度に修正
量演算手段７９で演算される修正量Ｆｐ（ｎ）の積算値
を順次記憶し、この積算値を仮のフィードバックゲイン
微調整値として比例積分手段３５（４１）に与え、これ
に基ついて試行掘削動作中のフィードバック制御を行わ
せるものである。

許容判定手段８１は、１回の試行掘削動作が終わる度に
、その振動カウント値ｎが許容範囲内、すなわち許容値
ｎａ以下の範囲内にあるか否かを判定するものである。

微調整値設定手段８２は、この許容判定手段８１により
振動力つ〉ト値ｎが許容範囲内にあると判定された場合
に、その時点での修正量の積算値をフィードバック比例
ゲイン微調整値ΔＫｐとして設定し、フィードバックゲ
イン微調整値記憶手段３６（４２）に記憶させるもので
ある。

これに対し、積分ゲイン調整モードにおいては、第２６
図に示されるように、前記第１９図で説明した修正量演
算手段６８、積算値記憶手段６９、許容判定手段７０、
および微調整値設定手段７１と同様の修正量演算手段８
３、積算値記憶手段８４、許容判定手段８５、および微
調整値設定手段８Ｇか備えられており、前記フィートフ
すワードゲイシ調整モードと同様に、偏差の積算値Δｈ
に応じてフィードバック積分ゲイン微調整値ΔＫが設定
される。

フィードフォワードゲイン調整と異なっているのは、偏
差の積算値Σ（Δｈ）とゲイン修正量Ｆｉ　　（Σ（Δ
ｈ））との関係のみであり、両者の関係は第３０図に示
されるようになっている。すなわち、偏差の積算値Σ（
Δｈ）が正の許容値Ｖａ以上の領域であっても、負の許
容値−Ｖａ以下の領域であっても、その絶対値に応じた
正の修正量Ｆｉ　　（Σ（Δｈ））が設定されるように
なっている。

次に、このフィードバック調整モードにおいて実際に行
われる比例ゲイン微調整値および積分ゲイン微調整値の
設定動作を、それぞれ第３１図および第３２図のフロー
チャートを参照しながら説明する。

まず、比例ゲイン調整モードでは、第３】図に示される
ように、フィードバックゲイン調整に先立ち、前記フィ
ードフォワードゲイン調整モートで設定された微調整値
ΔＫｌｌに基つき、フィードフォワードゲインの微調整
をしておく　（ステップ５３１）。なお、図示はしない
が、各非線形補償手段３０．３９．４６においても、前
記アクチュエータ補正ゲイン設定モードおよびアクチュ
エータ不感帯補償微調整値で設定された補正ゲインＫａ
および不感帯補償微調整値ΔＷを取込んだ演算が行われ
るようにする。一方、フィードバック比例ゲイン微調整
値ΔＫｐを０に設定するとともに、フィードバック比例
ゲインＫｐを予め設定されているゲイン標準値Ｋｐｏに
設定し、これによってフィードバック比例ゲインＫｐの
初期化を行う（ステップ５３２）。

次に、実際の掘削動作と同等の試行掘削動作を行いなが
ら、この動作中に一定の制御周期毎に偏差Δｈを割出し
て順次記憶しくステップ５３３）、さらに、その振動カ
ウント値ｎを算出する（ステツブ５３４）。

この振動カウント値ｎが許容値ｎ３以上である場合には
（ステップＳ３５でＮＯ）、この振動カウント値ｎに対
応する修正量Ｆｐ　　（ｎ）を求め、これを仮のフィー
ドバック比例ゲイン微調整値ΔＫｐに加えたものを新た
なフィードバック比例ゲイン微調整値ΔＫｐとして更新
設定するとともに、この仮のフィードバック比例ゲイン
微調整値Δに、をゲイン標準値Ｋｐｏに加えた値を仮の
フィードバック比例ゲインＫｆ１として設定しくステッ
プ８３６）、次回の試行掘削動作を行わせる。

このような動作が繰返されることにより、仮のフィード
バック比例ゲイン微調整値Δに、には修正量Ｆｐ　　（
ｎ）が順次積算されていき、フィードバック比例ゲイン
Ｋｐは修正されていく。そして、上記振動カウント値が
許容範囲内に収まった時点（ステップＳ３５でＹＥＳ）
で、この時の積算値である仮の微調整値ΔＫｐが正式な
フィードバック比例ゲイン微調整値として設定され、記
憶される（ステップ５３７）。以上のようにして比例ゲ
イン調整モードが完了した後、第３２図に示される積分
ゲイン調整モードに切換えられる（ステップ５３８）。

この積分ゲイン調整モードでは、上記フィードフォワー
ドゲインＫｌｆのみならず、記憶されたばかりの比例ゲ
イン微調整値ΔＫｐに基づいて比例ゲインに、の微調整
値も前もって行われる（ステップ５４１）。その後は、
前記第２１図に示されるフィードフォワードゲイン調整
モードの動作と同様に、フィードバック積分ゲインに１
の初期化（ステップ５４２）が行われた後、試行掘削動
作と制御周期の偏差記憶（ステップ５４３）、その積算
値Σ（Δｈ））の算出（ステップ５４４）、ならびに積
分ゲインに１およびその微調整値ΔＫｉの修正（ステッ
プ５４７）が、上記積算値Σ（Δｈ））が許容条件を満
たすまで（ステップ３４５．　３４６のいずれかでＮｏ
）続行され、許容条件を見たした時点（ステップ３４５
，３４６でＹＥＳ）で、この時点での積算値Δに１が正
式なフィードツク・ツク積分ゲイン微調整値として設定
され、記憶される（ステップ５４８）。

以上のようにして設定された比例ゲイン微調整値ΔＫｐ
および積分ゲイン微調整値Δに１を導入した制御が前記
通常制御モードで用いられることにより、機械の特性を
考慮したフィードバック制御が実現されることになる。

なお、上記積分ゲイン調整モードにおいても、各制御偏
差に前記第２２図で説明したような重みづけが可能であ
る。

このような装置によれば、各調整モードで設定、記憶し
た補正ゲインおよび微調整値を用いて通常制御モードで
の制御を実行することにより、制御精度の向上を図るこ
とができる。さらに、上記補正ゲインおよび各微調整値
はＥＥＰＲＯＭ２４に格納されており、適宜書換えが可
能であるので、各アクチュエータ等の交換時や、特性の
経年変化が予想される時点で上記補正ゲインおよび各微
調整値を修正、変更することができる。

なお、本発明は、以上説明した実施例に限られず、例と
して次のような態様をとることも可能である。

（１）　　上記実施例では、補正ゲインを演算する際、
ある所定角度域を可動部位が通過するのに要する時間か
ら速度を演算するようにしているが、速度センサによっ
て上記速度を直接検出するようにしてもよい。

（２）　　上記実施例では、２つの不感帯補償値ｗｌ。

Ｗ２を求め、これらを使い分けるようにしたものを示し
たが、本発明ではいずれか一方の不感帯補償値の調整に
関する値のみを求めるようにしてもよい。

（３）　　上記実施例では、アクチュエータ不感帯補償
値調整モードおよびアクチュエータ補正ゲイン設定モー
ドの他、多数の調整モードが切換可能な装置を示したが
、本発明では、補正ゲインの設定モードまたは不感帯補
償値調整モードが単独で設けられたものであっても、そ
の効果を発揮することができる。ただし、上記実施例の
ように本発明装置によってアクチュエータの非線形補償
の微調整を行っておき、この状態で制御ゲインの調整を
行うようにすれば、アクチュエータの特性を十分に線形
的にした状態で制御ゲインか調整されることになるため
、より理にかなった精度の高いゲイ〉調整に寄与するこ
とかできる効果がある。

（４）　　上記実施例では、本発明の「不感帯補償値の
調整に関する値」として、新しい不感帯補償値と予め設
定されている不感帯補償標準値との差である不感帯補償
微調整値を演算、記憶するものを示したが、これに代え
、調整済みの新しい不感帯補償値そのものを記憶するよ
うにしても上記と同様の効果を得ることができる。

（５）　　本発明は、上記のような油圧ショベルの直線
掘削制御に限らず、種々の油圧駆動機械の制御に対して
適用できるものである。例えば、油圧クレーシの水平引
込み制御や、大型油圧ショベルにおける水平押出し、パ
ケット傾角保持、自動復帰制御についてのシステム等に
ついても、上記実施例と同様にして制御精度の向上を図
ることができる。

「発明の効果〕 以上のように本発明によれば、次の効果を得ることかで
きる。

まず、請求項１記載の装置は、制御手段を通常制御モー
ドと補正ゲイン設定モー１：とに切換可能とし、補正ゲ
イン設定モードにおいて実際に可動部位を駆動した時の
出力−速度の特性から補正ゲインを演算、記憶し、その
後、上記通常制御モードで上記補正ゲインを取込んだ制
御を行うようにしたものであるので、製造段階ではなく
、製品化した後の段階で自動的に補正ゲインを設定する
ことにより、低コストの構造で各アクチュエータの動特
性のばらつきを考慮した精度の高い制御を実現すること
ができる効果がある。

また、請求項２記載の装置は、制御手段を通常制御モー
ドと不感帯補償値調整モードとに切換可能とし、不感帯
補償値調整モードにおいて駆動信号を出力した時の油圧
駆動部の実際の駆動量から不感帯補償値の調整に関する
値を演算、記憶しておき、その後、上記通常制御モード
で上記記憶値を取込んた制御を行うようにしたものであ
るので、製造段階で１台ずつ不感帯補償値の微調整を行
うのではなく、製品化後の段階で簡単な操作により自動
的に適切な制御ゲインの調整を行うことができ、これに
より、各アクチュエータの動特性のばらつき等にかかわ
らず制御精度の向上を図ることかできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における油圧ショベルに設け
られたコ〉・トローラの入出力信号図、第２図は同コン
トローラのハード構成図、第３図は上記油圧ショベルに
よる法面掘削作業状態を示す正面図、第４図は通常制御
モードにおける上記コントローラの制御内容を示すブロ
ック線図、第５図は同コントローラにおける非線形補償
手段の演算内容を示すブロック線図、第６図はアクチュ
エタの動特性の一例を示すグラフ、第７図はアクチュエ
ータ不感帯補償値調整モードにおけるコントローラの制
御内容を示すブロック線図、第８図は同モードにおける
コントローラの第１の制御動作を示すフローチャート、
第９図は同動作において時間の経過とともに増大する出
力値とアクチュエータ位置との関係を示すグラフ、第１
０図は上記コントローラの第２の制御動作を示すフロー
チャート、第１１図は同動作において時間の経過ととも
に変化する出力値とアクチュエータ位置きの関係を示す
グラフ、第１２図はアクチュエータへの出力と作動速度
とのヒステリシスを示すグラフ、第１３図は２つの不感
帯補償値を用いた制御例を示すグラフ、第１４図はアク
チュエータ補正ゲイン設定モードにおける上記コントロ
ーラの制御内容を示すブロック図、第１５図は同コント
ローラにおいて設定される角度範囲を示す説明図、第１
６図は同コントローラにおいて求められる特性個体値と
標準値との関係を示すグラフ、第１７図はブームフィー
ドフォワードゲイン調整モードにおける上記コントロー
ラの制御内容を示すブロック線図、第１８図はパケット
フィードフォワードゲイン調整モードにおける上記コシ
トローラの制御内容を示すブロック線図、第１９図はフ
ィードフオワ−トゲイン調整モードにおけるフィードフ
ッワードゲイン微調整値演算手段の演算内容を示コブロ
ック線図、第２０図は同モードにおいて末々られる制御
偏差の積算値とフィードフォワードうイン補正量との関
係を示すグラフ、第２１図はνモードにおけるコントロ
ーラの実際の制御動作づ示すフローチャート、第２２図
（ａ）（ｂ）（ｃ）は制御偏差の重みづけを行う場合の
時間と重み有数、偏差、重みづけされた偏差との関係を
それぞれ示すグラフ、第２３図はブームフィードバック
ゲイン調整モードにおけるコントローラの制御陣容を示
すブロック線図、第２４図はパケットフィードバックゲ
イン調整モードにおけるコントローラの制御内容を示す
ブロック線図、第２５図はフィードバック比例ゲイン調
整モードにおけるフィードバックゲイン微調整値演算手
段の演算内容を示すブロック線図、第２６図はフィード
バック積分ゲイン調整モードにおけるフィードバックゲ
イン微調整値演算手段の演算内容を示すブロック線図、
第２７図は上記フィードバック比例ゲイン調整モードに
おいて用いられる振動カウント値の演算方法の一例を示
すグラフ、第２８図（ａ）（ｂ）は同振動カウント値の
演算方法の他の例を示すグラフ、第２９図は上記フィー
ドバック比例ゲイン調整モードにおいて求められる振動
カウント値と比例ゲイン修正量との関係を示すグラフ、
第３０図は上記フィードバック積分ゲイン調整モードに
おいて求められる偏差の積算値とゲイン修正量との関係
を示すグラフ、第３１図は上記フィードバック比例ゲイ
ン調整モードにおけるコントローラの実際の制御動作を
示すフローチャート、東３２図は上記フィードバック積
分ゲイン調整モードにおけるコントローラの実際の制御
動作を示すフロチャートである。 ２・・・ブーム、３・・・アーム、４・・・パケット、
５・・ブームシリンダ（油圧駆動部）、６・・・アーム
シリンダ（油圧駆動部）、７・・・パケットシリンダ（
油圧駆動部）、８・・・アーム角度検出器（検出手段）
、９・・・アーム角度検出器（検出手段）、１０・・・
パケット角度検出器（検出手段）、１５・・・モード切
換スイッチ（モード切換手段）、１６・・・コントロー
ラ（制御手段）、３０．３９．４６・・・非線形補償手
段、３１ａ・・・アームアクチュエータ補正ゲイン記憶
手段、３１ｂ・・・アームアクチュエータ不感帯補償微
調整値記憶手段（不感帯補償調整記憶手段４０ａ・・・
ブームアクチュエータ補正ゲイン記憶手段、４０ｂ・・
・ブームアクチュエータ不感帯補償微調整値記憶手段（
不感帯補償調整記憶手段）、４７ａ・・・パケットアク
チュエータ補正ゲイン記憶手段、４７ｂ・・・パケット
アクチュエータ不感帯補償微調整値記憶手段（不感帯補
償調整記憶手段）５１・・・不感帯補償値加算器（不感
帯補償手段）、５５・・・信号出力手段、５６・・・ア
クチュエータ不感帯補償微調整値演算手段（不感帯補償
調整演算手段）、５８・・・一定出力信号発生手段（信
号出力手段）、５９・・・時間計測手段（速度検出手段
）、６２・・・アクチュエータ補正ゲイン記憶手段。 特許出願人　　　　　株式会社　神戸製鋼折代　理　人
　　　　　弁理士　　小谷　悦司第 図 オ 第 図 第 図 １１１’１ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 デ仁−ｆ−量 ＦＰ（ｎ）↑ す゛イノｒＥｆｉ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、油圧駆動部の駆動量を検出する検出手段と、この検
   出手段の検出信号が入力され、これに基づいて上記油圧
   駆動部の駆動制御を行う制御手段とを備え、この制御手
   段に、上記油圧駆動部の非線形性を補償する非線形補償
   手段が設けられた油圧駆動機械の自動制御装置において
   、上記制御手段のモードを通常制御モードと補正ゲイン
   設定モードとに切換えるモード切換手段と、上記補正ゲ
   イン設定モードにおいて互いに出力値の異なる複数種の
   信号の出力で油圧駆動部を実際に作動させる信号出力手
   段と、この油圧駆動部の作動速度を検出する速度検出手
   段と、この検出された速度と上記出力値との関係および
   予め設定された上記出力値に対する作動速度の特性値か
   ら補正ゲインを演算する補正ゲイン演算手段と、この演
   算された補正ゲインを記憶する補正ゲイン記憶手段とを
   備えるとともに、上記通常制御モードにおいて上記補正
   ゲイン記憶手段に記憶された補正ゲインを取込んだ非線
   形補償を行うように上記非線形補償手段を構成したこと
   を特徴とする油圧駆動機械の自動制御装置。 ２、油圧駆動部の駆動量を検出する検出手段と、この検
   出手段の検出信号が入力され、これに基づいて上記油圧
   駆動部の駆動制御を行う制御手段とを備え、この制御手
   段に、上記油圧駆動部の不感帯を補償する不感帯補償手
   段が設けられた油圧駆動機械の自動制御装置において、
   上記制御手段のモードを通常制御モードと不感帯補償値
   調整モードとに切換えるモード切換手段と、上記不感帯
   補償値設定モードにおいて出力値を変化させながら油圧
   駆動部の制御信号を出力する信号出力手段と、上記出力
   値と実際の油圧駆動部の駆動量との関係から不感帯補償
   値の調整に関する値を演算する不感帯補償調整演算手段
   と、この演算された不感帯補償値の調整に関する値を記
   憶する不感帯補償調整記憶手段とを備えるとともに、こ
   の不感帯補償調整記憶手段により記憶された不感帯補償
   に関する値を取込んだ不感帯補償値で上記通常制御モー
   ドにおいて実際の不感帯補償を行うように上記不感帯補
   償手段を構成したことを特徴とする油圧駆動機械の自動
   制御装置。