JPH10196606A - 油圧ポンプの制御装置 - Google Patents

油圧ポンプの制御装置

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JPH10196606A
JPH10196606A JP8357840A JP35784096A JPH10196606A JP H10196606 A JPH10196606 A JP H10196606A JP 8357840 A JP8357840 A JP 8357840A JP 35784096 A JP35784096 A JP 35784096A JP H10196606 A JPH10196606 A JP H10196606A
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torque
hydraulic pump
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predicted torque
control device
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Hideo Konishi
英雄 小西
Makoto Samejima
誠 鮫島
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Caterpillar Mitsubishi Ltd
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Caterpillar Mitsubishi Ltd
Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン出力に対する油圧ポンプの吸収トル
クをバランス良く制御して、エンジンの目標回転数に対
する実回転数の変動を小さくする。 【解決手段】 ポンプ圧力Ｐｐと第一、第二回路圧力Ｐ
ｒ１、Ｐｒ２とから運転中の油圧ポンプのトルクを予測
し、該予測トルクＴｐに基づいてエンジン目標回転数Ｎ
setと実回転数Ｎｅとの誤差ΔＮｅがなくなるように油
圧ポンプの出力トルクＴｒを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
作業機械に設けられる油圧ポンプの技術分野に属するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種作業機械のなかには、エ
ンジン動力で駆動する可変容量型油圧ポンプを備えると
共に、該油圧ポンプの吐出圧油を、操作具の操作量に応
じて開度量が変化する方向切換弁を介して複数の油圧ア
クチュエータに供給するように構成されたものがある
が、このものにおいて、複合的に操作される複数の油圧
アクチュエータに過不足なく圧油を供給するには、エン
ジンの目標回転数に実回転数が追従すべく、ポンプ吸収
トルク（あるいは吸収馬力）をエンジントルク（あるい
はエンジン馬力）に対してバランス良く制御することが
要求される。そこで従来、図１０に示す如く、ポンプレ
ギュレータ１２、１３に供給されるトルク制御圧力Ｐｓ
を、制御装置３０により制御するようにしたものがあ
る。つまり、図１０において、制御装置３０には、エン
ジン１１の回転数を検出する回転数センサ２２と、油圧
ポンプ９、１０が圧油を吐出しているか否かの判定をす
る圧力スイッチ３１とからの検出信号が入力するように
なっており、そして制御装置３０は、エンジン回転数が
目標回転数に追従するように油圧ポンプの吸収トルク
（あるいは馬力）を制御すべく電磁比例減圧弁１４に制
御信号を出力する。そして該制御信号は、電磁比例減圧
弁１４で電油変換されてレギュレータ１２、１３にトル
ク制御圧力Ｐｓを供給する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
トルク（馬力）制御においては、油圧ポンプの油量（流
量）を算出するための検出信号（例えば操作具の操作量
の検出信号）が制御装置に入力されない構成であるた
め、油圧ポンプに要求される吸収トルクを精度良く推定
することが難しい。そのため、操作具の操作開始、終了
の直後あるいは微操作時において、エンジン出力とポン
プ吸収トルクとのバランスがくずれ、エンジン目標回転
数に対する実回転数の変動が大きくなって操作性を損な
うという問題があり、ここに本発明が解決しようとする
課題があった。また、制御装置の調整は、同様の作業機
械であっても機種が異なると、その度にチューニングを
行う必要があり、要すれば制御プログラムの一部を各機
種ごとに行う必要が生じて面倒であった。さらに、作業
機械は同じ機種でも個体差がある。また、作業環境が異
なったり（例えば寒冷地、温暖地等）、エンジンに使用
する燃料を変えたりする場合もあり、このように個体
差、作業環境等の各種条件が異なると、作業機械を出荷
する前に行ったチューニングでは適応できず、目標回転
数に対する実回転数の変動が大きくなってしまうという
解決すべき課題もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、エンジンによって駆動され、操
作具の操作量に対応して圧油を油圧アクチュエータに供
給する可変容量型油圧ポンプにおいて、該油圧ポンプの
出力トルクを制御するための制御装置を設けるにあた
り、該制御装置に、エンジン回転数を検出する実回転数
検出手段と、油圧ポンプの出力状態を検出する出力状態
検出手段とを接続すると共に、該出力状態検出手段の検
出結果から運転中の油圧ポンプのトルクを予測し、該予
測した予測トルクに基づいてエンジンの予め設定される
目標回転数と実回転数との回転数誤差がなくなるように
油圧ポンプの出力トルクを制御する構成としたものであ
る。そして、この様に構成することにより、出力状態検
出手段の検出結果により予測される予測トルクに基づい
て、エンジン目標回転数と実回転数との回転数誤差がな
くなるよう油圧ポンプの出力トルクが制御されることに
なって、操作具の操作開始、終了の直後や微操作時であ
っても回転数誤差が大きく変動してしまうようなことが
無く、操作性が向上する。このものにおいて、制御装置
に、出力状態検出手段の検出結果から運転中の油圧ポン
プの吐出油量を予測し、該予測された吐出油量に基づい
て油圧ポンプの予測トルクおよび予測トルクの変化量を
演算する予測トルク演算部を設けることにができ、これ
により、予測トルクを精度良く求めることができる。こ
の場合、出力状態検出手段を、油圧ポンプの吐出圧力を
検出する吐出圧力検出手段と、操作具の操作量を検出す
る操作量検出手段または操作具の操作量に対応して変化
する回路圧力を検出する回路圧力検出手段とすることに
より、油圧ポンプの吐出圧力と吐出油量とを求めること
ができる。さらに、制御装置は、前記予測トルク演算部
によって演算された予測トルクおよび予測トルク変化量
に基づき、予め設定の第一の数値範囲に対する予測トル
クの適合度と予め設定の第二の数値範囲に対する予測ト
ルク変化量の適合度を求め、さらにこれら各適合度の合
成値を演算する適合度演算部が設けられ、該適合度演算
部で演算された適合度合成値とエンジン回転数誤差とに
基づいて油圧ポンプの出力トルクを制御する構成にする
ことができる。この様にすることにより、運転中の油圧
ポンプの出力状態とエンジン回転数の誤差に応じて油圧
ポンプの制御出力トルクを制御できることになって、作
業機械の機種、個体差等による油圧ポンプの出力状態が
変化したり、作業環境変化やエンジン燃料変化等による
エンジン特性に伴うエンジン回転数の動特性が変化して
も、制御側が学習して、各作業機械に応じた油圧ポンプ
の制御を行うことができる。また、制御装置は、予測ト
ルク演算部によって演算された予測トルクおよび予測ト
ルク変化量に基づき、目標トルクに対する予測トルクの
誤差を算出すると共に、予め設定の第一の数値範囲に対
する予測トルク誤差の適合度と予め設定の第二の数値範
囲に対する予測トルク変化量の適合度と予め設定の第三
の数値範囲に対するポンプ許容トルクの適合度を求め、
さらにこれら各適合度の合成値を演算する適合度演算部
が設けられ、該適合度演算部で演算された適合度合成値
とエンジン回転数誤差とに基づいて油圧ポンプの出力ト
ルクを制御する構成にすることもできる。これにより、
エンジンの目標回転数毎に後件部変数を個別に設ける必
要がなくなって、制御装置のメモリー容量を削減できる
という利点がある。さらにこのものは、目標トルクに対
する予測トルクの誤差も適合度演算の対象となっている
ため、運転状態、機体の個体差、作業環境等で生じる上
記誤差にも対応した油圧ポンプの制御を行うことができ
る。さらに、制御装置は、予測トルク演算部で演算され
る予測トルクと予測トルク変化量とをファジイ制御の前
件部ルールに入力し、該前件部ルールのメンバーシップ
関数で各前件部ルールの適合度を算出し、さらに該各前
件部ルールの適合度同志の各合成値を演算するファジイ
ルール前件部演算部と、該ファジイルール前件部演算部
で演算された各適合度合成値とエンジン回転数誤差とに
基づいて後件部変数を演算するファジイルール後件部演
算部とが設けられ、これら前後件部演算部で演算された
各適合度合成値と各後件部変数とにより後件部変数の平
均値を算出し、該平均値により油圧ポンプの出力トルク
を制御する構成にすることができる。また、制御装置
は、予測トルク演算部で演算される予測トルクの目標ト
ルクに対する誤差と予測トルクの変化量とポンプ許容ト
ルクとをファジイ制御の前件部ルールに入力し、該前件
部ルールのメンバーシップ関数で各前件部ルールの適合
度を算出し、さらに該各前件部ルールの適合度同志の各
合成値を演算するファジイルール前件部演算部と、該フ
ァジイルール前件部演算部で演算された各適合度合成値
とエンジン回転数誤差とに基づいて後件部変数を演算す
るファジイルール後件部演算部とが設けられ、これら前
後件部演算部で演算された各適合度合成値と各後件部変
数とにより後件部変数の平均値を算出し、該平均値によ
り油圧ポンプの出力トルクを制御する構成にすることも
できる。このようにファジイ制御を用いることにより、
各範囲の境界に連続性を持たせることができ、制御出力
を連続的でスムーズな変化とすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第一の実施の形態
を、図１〜図８に基づいて説明する。まず、図１におい
て、１は油圧ショベルであって、該油圧ショベル１に
は、上部旋回体２を旋回させる旋回モータ（図示せ
ず）、ブーム３を作動させるブームシリンダ４、スティ
ック５を作動させるスティックシリンダ６、バケット７
を作動させるバケットシリンダ８等の各種油圧アクチュ
エータが設けられているが、これらの基本的構成は何れ
も従来通りである。
【０００６】図２は本実施の形態におけるパワーユニッ
ト系の構成を示す概略ブロック図であるが、該図２にお
いて、９、１０はエンジン１１の動力により駆動して前
記複数の油圧アクチュエータに圧油を供給する第一、第
二の可変容量型油圧ポンプであって、該第一、第二油圧
ポンプ９、１０は、斜板９ａ、１０ａの斜板角変位に基
づいて吐出量が変化する斜板式アキシァルピストンポン
プで構成されている。また、１２、１３は前記斜板９
ａ、１０ａを変位せしめるためのレギュレータであっ
て、該レギュレータ１２、１３は、後述するように、電
磁比例減圧弁１４から供給されるトルク制御圧力Ｐｓ、
第一、第二方向切換弁１５、１７の通過圧油がタンク２
６に流れる回路の圧力Ｐｒ１、Ｐｒ２、及び油圧ポンプ
９、１０の吐出部の回路圧力Ｐｐによって制御されるよ
うに構成されている。尚、図２において、説明を簡単に
するため、油圧アクチュエータとして、第一、第二油圧
ポンプ９、１０からそれぞれ圧油供給される第一、第二
アクチュエータ２７、２８の二つを示してある。
【０００７】前記第一、第二方向切換弁１５、１７は、
第一、第二油圧アクチュエータ２７、２８への圧油供給
量、方向を制御するものであって、このものは、操作レ
バー１９、２０のレバー操作量に対応した操作圧を受け
て作動する。また、１６、１８は前記第一、第二方向切
換弁１５、１７のセンタバイパス路を通過する圧油がタ
ンク２６に流れ込む回路に設けられた第一、第二リリー
フ弁である。このものにおいて、操作レバー１９、２０
による操作量がゼロの場合（中立位置に位置していると
き）、方向切換弁１５、１７は油圧アクチュエータ２
７、２８に通じる弁路が閉じていて、油圧ポンプ９、１
０から吐出される圧油は方向切換弁１５、１７のセンタ
バイパス路およびリリーフ弁１６、１８を経由してタン
ク２６に流れ込む。このとき、リリーフ弁１６、１８の
入口側回路の圧力Ｐｒ１、Ｐｒ２はリリーフ設定圧にな
る。この状態から操作レバー１９、２０を操作していく
と、方向切換弁１５、１７は油圧アクチュエータ２７、
２８に通じる弁路を徐々に開き、センタバイパス路は徐
々に閉じていく。そして操作レバー１９、２０をフル操
作した場合には、油圧アクチュエータ２７、２８に通じ
る弁路が全開する一方、センタバイパス路が全閉してリ
リーフ弁１６、１８を通過する圧油が無くなり、リリー
フ弁１６、１８の入口側回路の圧力Ｐｒ１、Ｐｒ２はタ
ンク圧近くまで低下する。すなわち、レバー操作量によ
り前記リリーフ弁１６、１８の入口側回路の圧力Ｐｒ
１、Ｐｒ２が変化し、該圧力Ｐｒ１、Ｐｒ２が前述した
ようにレギュレータ１２、１３に伝達されることにな
る。
【０００８】また、前記制御装置２１は、マイクロコン
ピュータ等を用いて構成されるものであるが、該制御装
置２１は、エンジン１１の回転数Ｎｅを検出する回転数
センサ２２、油圧ポンプ９、１０の吐出圧力Ｐｐを検出
する圧力センサ２３、前記リリーフ弁１６、１８の入口
側側回路の圧力Ｐｒ１、Ｐｒ２を検出する圧力センサ２
４、２５等からの検出信号が入力するようになってお
り、これら検出信号に基づいて前記電磁比例減圧弁１４
に制御信号を出力する。そして該制御信号は、電磁比例
減圧弁１４で電油変換されてレギュレータ１２、１３に
トルク制御圧力Ｐｓを供給する構成となっている。
【０００９】次に、前記制御装置２１における制御手順
のブロック図を図６に示すが、該図６において、５０は
第一ポンプ吐出油量予測演算部であり、該演算部５０に
は、前記圧力センサ２４によって検出される第一リリー
フ弁１６の入口側圧力（以降、第一回路圧力と称する）
Ｐｒ１と、圧力センサ２３によって検出される油圧ポン
プ９、１０の吐出圧力（以降、ポンプ圧力と称する）Ｐ
ｐと、前ステップのトルク制御圧力Ｐｓとが入力され、
これら入力値に基づいて第一ポンプ９の吐出油量（吐出
流量）Ｑ１を予測する。５１は第二ポンプ吐出油量予測
演算部であり、該演算部５１には、前記圧力センサ２５
によって検出される第二リリーフ弁１８の入口側圧力
（以降、第二回路圧力と称する）Ｐｒ２と、ポンプ圧力
Ｐｐと、前ステップのトルク制御圧力Ｐｓとが入力さ
れ、これら入力値に基づいて第二ポンプ９の吐出油量
（吐出流量）Ｑ２を予測する。５２は予測トルク演算部
であって、該演算部５２には、前記予測油量Ｑ１、Ｑ２
と、ポンプ圧力Ｐｐと、前記回転数センサ２２によって
検出されるエンジン回転数（以降、実回転数と称する）
Ｎｅとが入力され、これら入力値に基づいて二台の油圧
ポンプ９、１０で出力している予測トルクＴｐ及び該予
測トルクの変化量ＤＴｐを演算する。なお、上記変化量
ＤＴｐは単位時間当たりのトルク変化であり、ｄ（Ｔ
ｐ）／ｄｔで表される。５３はファジイルール前件部の
適合度演算部（以降、前件部演算部と称する）であっ
て、該演算部５３には、前記予測トルクＴｐとトルク変
化量ＤＴｐとが入力され、これら入力値に基づいてファ
ジイルールの前件部（if〜then〜ルールで表した場合の
if〜部に相当する）の適合度をメンバーシップ関数で定
量的に算出する。５４は加算器であって、該加算器５４
には、予め設定されるエンジン１１の目標回転数Ｎset
と、前記回転数センサ２２によって検出されるエンジン
１１の実回転数Ｎｅとが入力され、両回転数の誤差ΔＮ
ｅが算出される。５５はファジイルール後件部変数Ｗij
の演算部（以降、後件部演算部と称する）であって、該
演算部５５には、前記前件部演算部５３の演算結果と回
転数誤差ΔＮｅとが入力され、これら入力値に基づいて
後件部の変数値Ｗijが算出される。５６は制御出力トル
ク演算部であって、該演算部５６には、前件部演算部５
３の演算結果と後件部演算部５５の演算結果とが入カさ
れ、これら入力値に基づいて油圧ポンプ９、１０の吸収
トルクの設定値（制御出力トルク）Ｔｒが演算される。
そして上記制御出力トルクＴｒは、制御圧力変換器５７
で電磁比例減圧弁１４に対するトルク制御圧力Ｐｓに変
換される。
【００１０】ここで、本実施の形態におけるエンジン１
１及び油圧ポンプ９、１０の特性について説明する。ま
ず、図３、図４はエンジン出力特性と目標回転数の関係
を示したものであって、図３にエンジン出力を１００％
使用する場合、図４にアクセルダイヤルを変更し、さら
にエンジン出力を１００％以下にした場合を示してあ
る。図３、図４において、エンジン出力は、定格トルク
Ｔｅの点をさかいにして、ガバナ領域とラギング領域に
分けられる。ガバナ領域はガバナの開度が１００％以下
での出力領域であり、ラギング領域は、ガバナ開度が１
００％での出力領域である。このものにおいて、油圧シ
ョベル１で重掘削作業を行う場合、エンジン出力を１０
０％にし、且つ燃費の良い状態で作業するため、図３の
●印で示した点、すなわち定格回転数（定格点でのエン
ジン回転数）より少し低いところに目標回転数Ｎsetを
設定する。また、軽作業を行う場合、エンジン出力は１
００％以下で良く、アクセルダイヤルも低くして作業す
ることがあるため、図４の●印で示した点の横座標値が
目標回転数になる。また、上記●印の縦座標値が目標の
トルクになる。そして、前記制御装置２１は、油圧ポン
プ９、１０の吸収トルクがエンジン出力にバランスする
ようにレギュレータ１２、１３を操作すべく前記電磁比
例減圧弁１４に対してトルク制御圧力Ｐｓの信号を出力
する。
【００１１】一方、図５は油圧ポンプ９、１０のレギュ
レータ１２、１３の特性を表したものであって、該図５
において、ポンプ圧力Ｐｐが低い場合の最大吐出油量
（最大吐出流量）ＱＵは、前述した操作レバー１９、２
０の操作量に基づいて変化する第一、第二回路圧力Ｐｒ
１、Ｐｒ２で増減する。例えば、レバー操作量が小さい
場合は前記最大吐出油量ＱＵを低くするようレギュレー
タ１２、１３が動作する。また、ポンプ圧力Ｐｐが中高
圧のとき、吐出油量（吐出流量）ＱＬは上記ポンプ圧力
Ｐｐの上昇とともに低下するようになる。この圧力域
（第５図での斜めの特性線の領域）は油圧ポンプ９、１
０の吸収トルク（あるいは馬力）が一定になる領域（ト
ルク一定曲線あるいは馬力一定曲線と呼ばれる）であ
り、そして電磁比例減圧弁１４へのトルク制御圧力Ｐｓ
の指令信号を変化させると、上記曲線が矢印方向にシフ
トし、ポンプ吸収トルク（あるいは馬力）が変化する。
つまり、第一、第二回路圧力Ｐｒ１、Ｐｒ２により油圧
ポンプ９、１０の吐出油量ＱＵを推定でき、現在のトル
ク制御圧力Ｐｓとポンプ圧力Ｐｐとによりトルク一定曲
線上での吐出油量ＱＬを推定することができる。これに
より、運転中の油圧ポンプ９、１０の吐出油量Ｑが正確
に把握でき、これに基づいて出力トルクも正確に推定す
ることが可能になる。
【００１２】次に、前記制御装置２１における各演算部
５０〜５６の演算手順について説明する。まず、第一ポ
ンプ吐出油量予測演算部５０は、前述した図５のレギュ
レータ特性を用いて、第一、第二回路圧力Ｐｒ１、Ｐｐ
及び前ステップのトルク制御圧力Ｐｓより、第一ポンプ
９の吐出油量Ｑ１を予測する。第二ポンプ吐出油量予測
演算部５１も同様にして、第二ポンプ１０の吐出油量Ｑ
２を予測する。
【００１３】予測トルク演算部５２では、前記予測され
た吐出油量Ｑ１、Ｑ２より次式を用いて油圧ポンプ９、
１０の予測トルクＴｐを算出する。 Ｔｐ＝（Ｑ１＋Ｑ２）Ｐｐ／（２π・Ｎｅ・η） （１） ここで、Ｑ１、Ｑ２は、前記吐出油量予測演算部５０、
５０により予測された第一、第二ポンプ９、１０の吐出
油量、Ｐｐはポンプ圧力、Ｎｅはエンジン実回転数、ま
たηはポンプ効率である。さらに、演算部５２では予測
トルクＴｐの時間変化量ＤＴｐを次式により算出する。 ＤＴｐ＝（Ｔｐ(ｋ)−Ｔｐ(ｋ−１)）／（ｔ(ｋ)−ｔ(ｋ−１)） （２） ここに、(ｋ)、(ｋ−１)は制御上のステップを表し、
(ｋ)は現在のステップを、(ｋ−１)は前ステップを表し
ている。また、ｔは時間である。
【００１４】前件部演算部５３は、前記予測トルクＴｐ
とその変化量ＤＴｐを入力してファジイルールの前件部
（if〜部）に対する適合度を算出する。図７はファジイ
ルールを示した表であるが、該図７において、予測トル
クＴｐに対してＮＢ、ＮＭ、〜、ＰＢと記述し、変化量
ＤＴｐに対してＮＢ、ＮＭ、〜、ＰＢと記述した部分が
前件部のルールに相当する。また、表中のＷij（i＝１
〜７、j＝１〜７）が後件部変数である。ここで、ＮＢ
はNegative Big、ＮＭはNegative Medium、ＮＳはNegat
ive Small、ＺＯはZero、ＰＳはPositive Small、ＰＭ
はPositive Medium、ＰＢはPositive Bigの略記号であ
り、ファジイラベルと呼ばれている。そして、例えば、
予測トルクＴｐに対しては、ＮＢはトルクがかなり小さ
い、ＰＢはトルクがかなり大きいという意味になり、ト
ルク変化量ＤＴｐに対しては、ＮＢはトルク変化が負で
大きい、ＰＢはトルク変化が正で大きいというような意
味である。また、前記適合度は、各ファジイラベルに対
する合致度を定量的に表すもので、ファジイ制御の場
合、上記定量化にメンバーシップ関数が使用される。図
８は、予測トルクＴｐに関する上記メンバーシップ関数
の例を示したものであり、例えば、「if Ｔｐ is Ｎ
Ｍ」という前件部ルールである場合、図８中の「ＮＭ」
に対応するメンバーシップ関数（三角形）を用いて、予
測トルクＴｐに対する前記メンバーシップ関数の値を求
め、該値を前記前件部ルールに対する適合度として定義
する。他の前件部ルールに対しても同様である。次に、
前件部演算部５３では、各前件部適合度の合成値を次の
ようにして求める。つまり、予測トルクＴｐに対する前
件部ルールの各適合度をμj、j＝１〜７（j＝１がＮＢ
に、j＝２がＮＭに、・・・、j＝７がＰＢに対応する）
とし、トルク変化量ＤＴｐに対する前件部ルールの各適
合度をμi、i＝１〜７（i＝１がＮＢに、i＝２がＮＭ
に、・・・、i＝７がＰＢに対応する）として、μiとμ
jの合成値μijを次式を用いて求める。 μij＝μi×μj （３） 尚、合成値の算出方法は、上記以外に次式を用いる方法
もある。 μij＝min（μi，μj） （３−ａ） ここに、minは最小値を選択する関数である。
【００１５】一方、後件部演算部５５は、加算器５４か
ら出力されるエンジン目標回転数Ｎsetに対する実回転
数Ｎｅの誤差ΔＮｅと、前記前件部演算部５３から出力
される合成値μijとが入力され、次式で後件部変数Ｗij
の値を算出する。 Ｗij(ｋ)＝Ｗij(ｋ−１)−γ・Δｔ・ΔＮｅ・μij （４） ここに、γは学習ゲイン、Δｔは制御刻み時間、ΔＮｅ
は回転数誤差、μijは前件部の適合度合成値、i＝１〜
７、j＝１〜７である。式（４）を用いると、前件部ル
ールの適合度が高く（より合致する前件部ルール）、回
転数誤差ΔＮｅが大きいほど式（４）の第２項が大きく
なり、前ステップの後件部変数Ｗij(ｋ−１)に対しての
修正量が大きくなる。また、回転数誤差ΔＮｅがなくな
るまで、第２項が変化するため後件部変数Ｗijの修正
（学習）が行われる。この場合、予測トルクＴｐ、卜ル
ク変化量ＤＴｐがどのように遷移するかは、操作レバー
の操作量、エンジン、油圧ポンプの個体差、機種等の特
性変化によって異なるが、遷移範囲を網羅したメンバー
シップ関数にしておけば、前記特性変化に対応できるポ
ンプ制御を実現することができる。すなわち、特性変化
に最も適合した前件部ルールが演算の対象になり、該対
象の前件部ルールに対応した後件部変数Ｗijが回転数誤
差ΔＮｅをゼロにすべく更新される（学習する）。
【００１６】さらに、制御出力トルク演算部５６では、
前記後件部変数Ｗij(ｋ)と前件部合成値μijを用いて次
式により油圧ポンプの制御出力トルクＴｒが算出され
る。 Ｔｒ＝Σ（μij×Ｗij(ｋ)）／Σμij （５） 式（５）は、いわゆる加重平均の計算式であり、ファジ
イ制御の出力値を求める一般的な方法である。ところ
で、アクセルダイヤルを変更すると目標回転数Ｎsetも
変更される。そこで、本第一の実施の形態においては、
各アクセルダイヤルごとに後件部変数Ｗijを用意し、各
アクセルダイヤルごとに学習演算を行う。このようにす
ることにより、アクセルダイヤルごとに適切な制御（学
習）が行われる。
【００１７】叙述の如く構成されたものにおいて、制御
装置２１は、運転中の油圧ポンプ９、１０のトルクを予
測し、該予測トルクＴｐに基づいて制御出力トルク（油
圧ポンプ９、１０の吸収トルクの設定値）Ｔｒを演算す
ることになるが、この予測トルクＴｐを演算するにあた
り、エンジン回転数Ｎｅおよびポンプ圧力Ｐｐの検出値
に加えて、操作レバー１９、２０の操作量に対応して変
化する第一、第二回路圧力Ｐｒ１、Ｐｒ２の検出値に基
づいて演算を行うことになる。この結果、運転中の油圧
ポンプ９、１０のトルクを精度良く予測できることにな
って、操作レバー１９、２０の操作開始、終了の直後あ
るいは微操作時であっても、エンジン出力に対する油圧
ポンプ９、１０の吸収トルクをバランス良く制御でき
る。さらに、油圧ポンプ９、１０の制御出力トルクＴｒ
は、前記予測トルクＴｐと予測トルク変化量ＤＴｐの各
範囲に対する各適合度と、エンジン回転数Ｎｅの目標回
転数Ｎsetに対する回転数誤差ΔＮとの積で学習的に演
算されることになり、このため、油圧ショベル１の機
種、個体差等により油圧ポンプ９、１０の出力状態が変
化したり、作業環境変化（例えば寒冷地、温暖地等）や
エンジン燃料変化によるエンジン特性にともなうエンジ
ン回転数の動特性が変化しても、運転中の油圧ポンプ
９、１０の出力状態とエンジン回転数誤差ΔＮに応じて
制御側が学習して油圧ポンプ９、１０の制御出力トルク
Ｔｒを演算することになって、個々の油圧ショベル１に
対応した油圧ポンプ９、１０の制御を行うことができ
る。しかも、前述したように制御装置２１は学習するも
のであるから、油圧ショベル１の機種毎にチューニング
したり制御プログラムを変更したりする必要がないとい
う利点がある。
【００１８】次に、第二の実施の形態の制御装置におけ
る制御手順について、図９に示すブロック図に基づいて
説明するが、このものは、前件部演算部の入力値が前記
第一の実施の形態と異なっている。つまり、第二の実施
の形態における前件部演算部５９には、油圧ポンプ９、
１０の目標トルクＴｔに対する予測トルクＴｐのトルク
誤差ΔＴｐと、予測卜ルク変化量ＤＴｐと、油圧ポンプ
９、１０の許容卜ルクＴｐｍとが入力される。ここで、
前記トルク誤差ΔＴｐは、予測トルク演算部５２によっ
て演算された予測トルクＴｐと目標トルクＴｔとが入力
される加算器５８によって算出される。また、許容卜ル
クＴｐｍは、油圧ポンプ９、１０がこれ以上のトルクを
吸収できないという上限値を意味している。そして前件
部演算部５９は、入力値が前記トルク誤差ΔＴｐ、予測
卜ルク変化量ＤＴｐ、許容卜ルクＴｐｍの三個となるた
め、前件部適合度の数が三個になり、三個の適合度値を
合成する。この合成値μijkの演算は、前記第一の実施
の形態と同様にして行うことができる。さらに該演算結
果は、後件部演算部５５および制御出力トルク演算部５
６に出力され、これら演算部５５、５６において、前記
合成値μijkを前述の式（４）、式（５）に適用して油
圧ポンプ９、１０の制御出力トルクＴｒを求める。この
場合、前記目標トルクＴｔ、エンジン目標回転数Ｎset
は前記図４のエンジン出力特性に示したように、各アク
セルダイヤルごとに設定し、図示しないメモリーに格納
しておく。このようにしておくことにより、本第二の実
施の形態では、アクセルダイヤルごとに後件部変数Ｗij
を個別に設ける必要が無くなるため、メモリー容量を削
減することができる。そしてこの第二の実施の形態で
は、エンジン目標回転数Ｎsetに対する回転数誤差ΔＮ
ｅだけでなく、目標トルクＴｔに対するトルク誤差ΔＴ
ｐも制御演算に使用しているため、各運転状態、機体の
個体差、作業環境で生じる前記誤差の変化に対応した油
圧ポンプの制御が可能になる。因みに、第二の実施の形
態において、第一の実施の形態と共通するもの（同一の
もの）については、同一の符号を付すと共にその詳細に
ついては省略する。
【００１９】尚、本発明は上記第一、第二の実施の形態
に限定されないことは勿論であって、油圧ポンプの吐出
油量を求めるにあたり、操作レバーの操作量からも算出
することができる。この場合には、操作レバーの操作量
を検出する操作量検出手段を設けると共に、該操作量検
出手段の検出信号が制御装置の吐出油量予測演算部に入
力されるようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベルの斜視図である。
【図２】パワーユニット系の構成を示す図である。
【図３】エンジン出力特性と目標回転数の関係を示した
説明図である。
【図４】エンジン出力特性と目標回転数の関係を示した
説明図である。
【図５】油圧ポンプのレギュレータの特性を示した説明
図である。
【図６】第一の実施の形態における制御装置の制御手順
を示すブロック図である。
【図７】ファジイルールを示す表である。
【図８】ファジイルール前件部のメンバーシップ関数の
例を示した説明図である。
【図９】第二の実施の形態における制御装置の制御手順
を示すブロック図である。
【図１０】従来技術のパワーユニット系の構成を示す図
である。
【符号の説明】
９ 第一油圧ポンプ １０ 第二油圧ポンプ １１ エンジン １２ レギュレータ １３ レギュレータ １４ 電磁比例減圧弁 １９ 操作レバー ２０ 操作レバー ２１ 制御装置 ２２ 回転数センサ ２３ 圧力センサ ２４ 圧力センサ ２５ 圧力センサ ５０ 第一ポンプ吐出油量予測演算部 ５１ 第二ポンプ吐出油量予測演算部 ５２ 予測トルク演算部 ５３ ファジイルール前件部の適合度演算部 ５４ 加算器 ５５ ファジイルール後件部変数演算部 ５６ 制御出力トルク演算部 ５７ 制御圧力変換器 ５８ 加算器 ５９ ファジイルール前件部の適合度演算部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンによって駆動され、操作具の操
    作量に対応して圧油を油圧アクチュエータに供給する可
    変容量型油圧ポンプにおいて、該油圧ポンプの出力トル
    クを制御するための制御装置を設けるにあたり、該制御
    装置に、エンジン回転数を検出する実回転数検出手段
    と、油圧ポンプの出力状態を検出する出力状態検出手段
    とを接続すると共に、該出力状態検出手段の検出結果か
    ら運転中の油圧ポンプのトルクを予測し、該予測した予
    測トルクに基づいてエンジンの予め設定される目標回転
    数と実回転数との回転数誤差がなくなるように油圧ポン
    プの出力トルクを制御する構成とした油圧ポンプの制御
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、制御装置は、出力状
    態検出手段の検出結果から運転中の油圧ポンプの吐出油
    量を予測し、該予測された吐出油量に基づいて油圧ポン
    プの予測トルクおよび予測トルクの変化量を演算する予
    測トルク演算部が設けられている油圧ポンプの制御装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項２において、出力状態検出手段
    は、油圧ポンプの吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段
    と、操作具の操作量を検出する操作量検出手段または操
    作具の操作量に対応して変化する回路圧力を検出する回
    路圧力検出手段である油圧ポンプの制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項２または３において、制御装置
    は、予測トルク演算部によって演算された予測トルクお
    よび予測トルク変化量に基づき、予め設定の第一の数値
    範囲に対する予測トルクの適合度と予め設定の第二の数
    値範囲に対する予測トルク変化量の適合度を求め、さら
    にこれら各適合度の合成値を演算する適合度演算部が設
    けられ、該適合度演算部で演算された適合度合成値とエ
    ンジン回転数誤差とに基づいて油圧ポンプの出力トルク
    を制御する構成とした油圧ポンプの制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項２または３において、制御装置
    は、予測トルク演算部によって演算された予測トルクお
    よび予測トルク変化量に基づき、目標トルクに対する予
    測トルクの誤差を算出すると共に、予め設定の第一の数
    値範囲に対する予測トルク誤差の適合度と予め設定の第
    二の数値範囲に対する予測トルク変化量の適合度と予め
    設定の第三の数値範囲に対するポンプ許容トルクの適合
    度を求め、さらにこれら各適合度の合成値を演算する適
    合度演算部が設けられ、該適合度演算部で演算された適
    合度合成値とエンジン回転数誤差とに基づいて油圧ポン
    プの出力トルクを制御する構成とした油圧ポンプの制御
    装置。
  6. 【請求項６】 請求項４において、制御装置は、予測ト
    ルク演算部で演算される予測トルクと予測トルク変化量
    とをファジイ制御の前件部ルールに入力し、該前件部ル
    ールのメンバーシップ関数で各前件部ルールの適合度を
    算出し、さらに該各前件部ルールの適合度同志の各合成
    値を演算するファジイルール前件部演算部と、該ファジ
    イルール前件部演算部で演算された各適合度合成値とエ
    ンジン回転数誤差とに基づいて後件部変数を演算するフ
    ァジイルール後件部演算部とが設けられ、これら前後件
    部演算部で演算された各適合度合成値と各後件部変数と
    により後件部変数の平均値を算出し、該平均値により油
    圧ポンプの出力トルクを制御する構成とした油圧ポンプ
    の制御装置。
  7. 【請求項７】 請求項５において、制御装置は、予測ト
    ルク演算部で演算される予測トルクの目標トルクに対す
    る誤差と予測トルクの変化量とポンプ許容トルクとをフ
    ァジイ制御の前件部ルールに入力し、該前件部ルールの
    メンバーシップ関数で各前件部ルールの適合度を算出
    し、さらに該各前件部ルールの適合度同志の各合成値を
    演算するファジイルール前件部演算部と、該ファジイル
    ール前件部演算部で演算された各適合度合成値とエンジ
    ン回転数誤差とに基づいて後件部変数を演算するファジ
    イルール後件部演算部とが設けられ、これら前後件部演
    算部で演算された各適合度合成値と各後件部変数とによ
    り後件部変数の平均値を算出し、該平均値により油圧ポ
    ンプの出力トルクを制御する構成とした油圧ポンプの制
    御装置。
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