JPH11303150A - 油圧ポンプの制御方法および制御装置 - Google Patents
油圧ポンプの制御方法および制御装置Info
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- JPH11303150A JPH11303150A JP10934998A JP10934998A JPH11303150A JP H11303150 A JPH11303150 A JP H11303150A JP 10934998 A JP10934998 A JP 10934998A JP 10934998 A JP10934998 A JP 10934998A JP H11303150 A JPH11303150 A JP H11303150A
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Abstract
軟に適応し、さらに建設機械の機種が異なっても同一の
制御プログラムで対応できる油圧ポンプの制御方法を提
供する。 【解決手段】 エンジン実回転数Ne と、エンジン11で
駆動する可変容量型の油圧ポンプ9,10から吐出する圧
油のポンプ吐出圧力Pp と、油圧ポンプ9,10からアク
チュエータに供給する圧油の方向および流量を制御する
コントロール弁15,17の操作量に相当するリリーフ圧力
Pr1,Pr2とを検出する。これらの検出信号から、コン
トローラ21は、運転中の油圧ポンプ9,10の流量変化を
予測し、油圧ポンプ9,10の制御出力トルクを演算す
る。コントローラ21は、この制御出力トルクに基づいて
電磁比例減圧弁14を介しポンプレギュレータ12,13を制
御する。
Description
ルなどの建設機械に搭載されているエンジンおよび油圧
ポンプなどで構成されるパワーユニット系に適用される
油圧ポンプの制御方法および制御装置に関するものであ
る。
ジン動力で駆動する第1および第2の可変容量型油圧ポ
ンプを備えるとともに、これらの第1および第2の油圧
ポンプの吐出圧油を、レバー操作量に応じて開度量が変
化するコントロール弁を介して複数の油圧アクチュエー
タに供給すべく構成されている。
圧ショベルであって、この油圧ショベル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などの油圧アクチュエータが設けられ
ている。
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、ポンプ吸収馬
力(あるいは吸収トルク)をエンジン馬力(あるいはエ
ンジントルク)に対してバランス良く制御することが要
求される。
ック図を示したものである。この図12において、9,
10は、エンジン11の動力により駆動されて前記複数の油
圧アクチュエータに圧油を供給する第1および第2の可
変容量型の油圧ポンプであって、これらの第1および第
2の油圧ポンプ9,10は、斜板9a,10a の斜板角変位に
基づいてポンプ吐出流量が変化する斜板式アキシャルピ
ストンポンプで構成されている。
ギュレータ12,13によって変位させられる。これらのポ
ンプレギュレータ12,13は、電磁比例減圧弁14から出力
される制御圧力Ps と、コントロール弁の通過圧油がタ
ンクに流れる回路の圧力と、油圧ポンプ9,10の吐出部
の回路圧力とにより制御される。
圧アクチュエータへの圧油流量および方向を切換えるパ
イロット操作形のコントロール弁15,17が設けられ、こ
れらのコントロール弁15,17を通過する圧油がタンクに
流込む油圧回路には、油圧ポンプ9,10から供給される
作動油圧を設定するためのリリーフ弁16,18がそれぞれ
設けられている。
には、操作レバーにより手動制御される減圧弁(以下、
この減圧弁を「リモコン弁」という)19,20が接続さ
れ、これらのリモコン弁19,20のレバー操作量に応じた
パイロット操作圧力が前記コントロール弁15,17に伝達
される。
がゼロの場合、油圧ポンプ9,10から吐出される圧油は
コントロール弁15,17と、リリーフ弁16,18を介してタ
ンク26に流れ込む。このとき、リリーフ弁16,18の入口
圧力はリリーフ設定圧力になる。一方、リモコン弁19,
20をレバー操作すると、コントロール弁15,17を通過し
た圧油は油圧アクチュエータに供給され、リリーフ弁1
6,18を通過する圧油が無くなるため、リリーフ弁16,1
8の入口圧力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の入口圧力が
変化し、上記圧力がポンプレギュレータ12,13に伝達さ
れることになる。
号を入力して前記電磁比例減圧弁14に指令信号を出力す
るコントローラ30が設けられている。このコントローラ
30へのセンサ信号は、エンジン11の実回転数を検出する
回転数センサ22と、油圧ポンプ9,10が圧油を吐出して
いるか否かを判定するための圧力スイッチ31であり、コ
ントローラ30は、エンジン実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馬力(あるいはトルク)を
制御すべく、ポンプレギュレータ12,13への制御圧力P
s となる指令信号(電気信号)を出力する。
減圧弁14で電油変換されてポンプレギュレータ12,13を
制御する油圧すなわち制御圧力Ps となり、この制御圧
力Ps によりポンプレギュレータ12,13を操作する。
ク)制御方法によれば、リモコン弁19,20によるコント
ロール弁15,17の操作量あるいは操作量に相当する信号
がコントローラ30に入力されない。
時の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
きくなってしまう。
ルの機種が異なると、その度にチューニングを行う必要
があり、要するに制御プログラムの一部を各機種ごとに
修正する必要が生じる。
差がある。また、例えば寒冷地、温暖地などのように作
業環境も異なったり、エンジンに使用する燃料も変える
場合がある。
異なると、油圧ショベルを出荷する前に行ったチューニ
ングでは適応できず、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ことになって
しまう。
ので、建設機械の個体差や、異なる作業環境にも柔軟に
適応し、さらに建設機械の機種が異なっても同一の制御
プログラムで対応できる油圧ポンプの制御方法および制
御装置を提供することを目的とするものである。
明は、エンジン回転数と、エンジンにより駆動される可
変容量型の油圧ポンプから吐出される圧油のポンプ吐出
圧力と、油圧ポンプからアクチュエータに供給される圧
油の方向および流量を制御するコントロール弁の操作量
に相当する信号とから、運転中の油圧ポンプの流量変化
を予測し、この予測される油圧ポンプの流量変化から油
圧ポンプの制御出力トルクを演算し、この制御出力トル
クに基づいて油圧ポンプを制御する油圧ポンプの制御方
法である。
圧力およびコントロール弁の操作量相当信号から、運転
中の油圧ポンプの流量を精度良く予測し、コントロール
弁を操作した直後あるいは微操作時のエンジン出力とポ
ンプ吸収トルクとのバランスがくずれないように、エン
ジン目標回転数に実回転数を追従させたり、エンジン目
標回転数付近で実回転数を安定に整定させる。
載の油圧ポンプの制御方法において、複数の油圧ポンプ
から吐出される圧油のポンプ吐出圧力および総予測流量
の各範囲に対する適合度と、エンジン目標回転数に対応
する規範回転数に対するエンジン実回転数の回転数誤差
との積により、油圧ポンプの制御出力トルクを演算し、
運転中の油圧ポンプの出力状態およびエンジンの回転数
誤差に応じて油圧ポンプの制御出力トルクを操作する油
圧ポンプの制御方法である。
よびエンジン回転数誤差に応じて油圧ポンプの制御出力
トルクを操作でき、建設機械の機種、個体差などによる
ポンプの出力状態が変化したり、作業環境変化(例えば
寒冷地、温暖地など)や、エンジン燃料変化によるエン
ジン特性に伴うエンジン回転数の動特性が変化しても、
学習演算により各建設機械に応じた油圧ポンプの制御が
可能になる。さらに、学習演算により、建設機械の機種
が異なっても、同じ制御プログラムで対応が可能にな
り、機種毎の制御プログラムの変更作業が無くなる。
載の油圧ポンプの制御方法において、エンジン目標回転
数に対するエンジン実回転数の回転数誤差およびエンジ
ン実回転数の時間当りの回転数変化量の各範囲に対する
適合度と、回転数誤差および回転数変化量から算出され
る換算誤差との積により、油圧ポンプの制御出力トルク
を演算し、運転中の油圧ポンプの特性、エンジンの回転
数誤差および回転数変化量に応じて油圧ポンプの制御出
力トルクを操作する油圧ポンプの制御方法である。
て、また、エンジンの回転数誤差と時間当りの回転数変
化量に応じて油圧ポンプの制御出力トルクを操作でき
る。すなわち、建設機械の機種、個体差などによりポン
プの出力状態が変化したり、作業環境変化(例えば寒冷
地、温暖地など)やエンジン燃料変化による、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、学習
演算により各建設機械に応じた油圧ポンプの制御が可能
になる。さらに、前記学習演算により、建設機械の機種
が異なっても、同じ制御プログラムで対応が可能にな
り、機種毎の制御プログラムの変更作業が無くなる。
と、このエンジンにより駆動される複数の可変容量型の
油圧ポンプと、これらの油圧ポンプから吐出された圧油
の方向および流量を制御する複数のコントロール弁と、
これらのコントロール弁を経てアクチュエータに供給さ
れる圧油の圧力を設定する複数のリリーフ弁と、エンジ
ン回転数と、油圧ポンプから吐出される圧油のポンプ吐
出圧力と、リリーフ弁の入口におけるリリーフ圧力とか
ら、運転中の油圧ポンプの流量変化を予測し、油圧ポン
プの制御出力トルクを演算して出力するコントローラ
と、このコントローラの出力信号を制御圧力に変換する
電油変換弁と、制御圧力、リリーフ圧力およびポンプ吐
出圧力により油圧ポンプの吐出流量調整手段を制御する
ポンプレギュレータとを具備した油圧ポンプの制御装置
である。
転数、ポンプ吐出圧力と、コントロール弁の操作量ある
いは操作量に相当する信号とを入力し、コントローラに
て運転中の油圧ポンプの流量を予測し、油圧ポンプの制
御出力トルクを演算してコントローラの出力信号を電油
変換弁に出力し、電油変換弁から出力された制御圧力、
リリーフ圧力およびポンプ吐出圧力により、ポンプレギ
ュレータで油圧ポンプの吐出流量調整手段を制御する
と、運転中の油圧ポンプの流量を精度良く予測すること
ができ、レバー操作直後あるいは微操作時のエンジン出
力とポンプ吸収トルクとのバランスを崩すことなく、エ
ンジン目標回転数に実回転数を追従させることができ
る。
に示された実施形態を参照しながら説明する。なお、図
11に示された油圧ショベルの説明は既に行ったので省
略するとともに、図12に示された従来のパワーユニッ
ト系と同様の部分には同一の符号を付する。
の一形態を示し、特に、図5乃至図7は、パワーユニッ
ト系のコントローラによりファジィ推論を実行する場合
の第1実施形態を示す。
構成を示すブロック図である。この図1において、9,
10は、エンジン11の動力により駆動されて前記複数の油
圧アクチュエータに圧油を供給する第1および第2の可
変容量型の油圧ポンプであって、これらの第1の油圧ポ
ンプ9および第2の油圧ポンプ10は、それぞれ吐出流量
調整手段としての斜板9a,10a を有し、これらの斜板9
a,10a の傾転角を可変制御することにより、各ポンプ
吐出流量が変化する斜板式アキシャルピストンポンプで
構成されている。
ギュレータ12,13によって変位させられる。これらのポ
ンプレギュレータ12,13は、電油変換弁としての電磁比
例減圧弁14から出力される制御圧力Ps と、コントロー
ル弁15,17を通過した圧油がタンクに流れる回路の圧力
と、油圧ポンプ9,10の吐出部の回路圧力とにより制御
される。
圧アクチュエータへの圧油流量および方向を制御するパ
イロット操作形のコントロール弁15,17が設けられ、こ
れらのコントロール弁15,17を通過する圧油がタンクに
流込む油圧回路には、油圧ポンプ9,10から供給される
作動油圧を設定するためのリリーフ弁16,18がそれぞれ
設けられている。
には、操作レバーにより手動制御される減圧弁(以下、
この減圧弁を「リモコン弁」という)19,20がパイロッ
トラインにより接続され、これらのリモコン弁19,20の
レバー操作量に応じたパイロット操作圧力が前記コント
ロール弁15,17に伝達され、コントロール弁15,17の各
スプールが変位する。
よるコントロール弁15,17の操作量がゼロの場合、油圧
ポンプ9,10から吐出される圧油は、コントロール弁1
5,17およびリリーフ弁16,18を経てタンク26に流れ込
む。このとき、リリーフ弁16,18の入口圧力はリリーフ
設定圧力になる。
と、リモコン弁19,20からのパイロット圧によりコント
ロール弁15,17のスプールが変位し、油圧ポンプ9,10
から吐出された圧油はコントロール弁15,17を通過して
油圧アクチュエータに供給され、リリーフ弁16,18を通
過する圧油が無くなるため、リリーフ弁16,18の入口圧
力はタンク圧近くまで低下する。
量により前記リリーフ弁16,18の入口圧力が変化し、こ
れらのリリーフ弁16,18の入口におけるリリーフ圧力P
r1,Pr2がポンプレギュレータ12,13に伝達されること
になる。
り、このコントローラ21には、エンジン実回転数Ne を
検出する回転数センサ22の検出信号、油圧ポンプ9,10
から吐出されるポンプ吐出圧力Pp を検出する圧力セン
サ23の検出信号、前記リリーフ弁16,18の入口における
リリーフ圧力Pr1,Pr2を検出する圧力センサ24,25の
検出信号がそれぞれ入力され、このコントローラ21よ
り、電磁比例減圧弁14に入力される指令信号を出力す
る。
に、一方のコントロール弁15を通過する圧油のリリーフ
圧力Pr1、ポンプ吐出圧力Pp およびコントローラ21か
ら電磁比例減圧弁14に出力された前ステップの制御圧力
Ps の指令信号より第1の油圧ポンプ9の吐出流量Q1
を予測する第1ポンプ吐出油量予測演算部50と、他方の
コントロール弁17を通過する圧油のリリーフ圧力Pr2、
ポンプ吐出圧力Pp および前ステップの制御圧力Ps の
指令信号より第2の油圧ポンプ10の吐出流量Q2を予測
する第2ポンプ吐出油量予測演算部51と、得られた両方
の予測吐出流量Q1 ,Q2 より総予測流量Qを算出する
総流量予測演算部52と、ポンプ吐出圧力Pp および総予
測流量Qからファジィルールの前件部に対する適合度の
合成値μijを算出する前件部演算部53と、エンジン目標
回転数Nset がステップ状に変化した場合でもエンジン
実回転数Ne が目標値変化にスムーズに追従できるよう
エンジン規範回転数Nr を算出する規範回転数演算部54
と、エンジン規範回転数Nrに対するエンジン実回転数
Ne の回転数誤差ΔNe を算出する減算器55と、回転数
誤差ΔNe と前件部演算部53から出力される前件部の合
成値μijからファジィルールの後件部変数Wijの値を算
出する後件部演算部56と、後件部変数Wijおよび前件部
の合成値μijを用いて油圧ポンプ9,10の制御出力トル
クTr を算出する制御出力トルク演算部57と、制御出力
トルクTr を電磁比例減圧弁14に対する制御圧力Ps の
指令信号に変換する制御圧力変換器58とを具備したもの
である。前件部演算部53および後件部演算部56が、ファ
ジィ推論の演算部となる。各部の機能は後述する。
いて説明する。
したものであり、図2がエンジン出力を100%使用す
る場合、図3がアクセルダイヤルを変更し、エンジン出
力を100%以下にした場合である。
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100%での出力領
域である。
ンジン出力を100%にし、且つ燃費の良い状態で作業
するため、図2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エ
ンジン目標回転数Nset を設定する。
ン出力は100%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3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
値が目標のエンジン出力トルクになる。
収トルクがエンジン出力にバランスするように油圧ポン
プ9,10のポンプレギュレータ12,13を操作する。
ンプレギュレータ12,13の特性を表したものである。
吐出されたポンプ吐出圧力Pp が低い場合の最大吐出流
量Qu は、リモコン弁19あるいはリモコン弁20のレバー
操作量で変化するリリーフ圧力Pr1あるいはリリーフ圧
力Pr2で増減する。例えば、リモコン弁19,20のレバー
操作量が小さい場合は前記最大吐出流量Qu が低くなる
ようにポンプレギュレータ12,13が動作する。
中高圧のとき、吐出流量QL はポンプ吐出圧力Pp の上
昇とともに低下するようになる。この圧力域(図4での
斜めの特性線の領域)は油圧ポンプ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
一定曲線と呼んでいる)であり、電磁比例減圧弁14へ指
令される電気信号により、電磁比例減圧弁14からポンプ
レギュレータ12,13へ出力される制御圧力Ps を変化さ
せると、上記曲線がシフトし、ポンプ吸収トルクあるい
は馬力が変化することになる。
あるいはリリーフ圧力Pr2で油圧ポンプ9あるいは油圧
ポンプ10の吐出流量Qu を推定でき、さらに、現在の制
御圧力Ps の指令信号とポンプ吐出圧力Pp でトルク一
定曲線上での吐出流量QL を推定することが可能にな
る。すなわち、運転中のポンプ吐出流量を推定すること
が可能になる。
におけるポンプ制御演算機能上の第1実施形態を示すブ
ロック図であり、この図5において、第1ポンプ吐出油
量予測演算部50は、前述した図4のポンプレギュレータ
特性を用いて、リリーフ圧力Pr1、ポンプ吐出圧力Pp
および前ステップの制御圧力Ps の指令信号より第1油
圧ポンプ9のポンプ吐出流量Q1 を予測する。第2ポン
プ吐出油量予測演算部51も、同様に図4のポンプレギュ
レータ特性を用いて、第2油圧ポンプ10のポンプ吐出流
量Q2 を予測する。
出流量Q1 ,Q2 より総予測流量Qを算出する。
部53に入力されファジィルールの前件部(if〜部)に対
する適合度を算出する。
表においてポンプ吐出圧力Pp に対して、NB,NM,
NS,ZO,PS,PM,PBと記述するとともに、総
予測流量Qに対して、NB,NM,NS,ZO,PS,
PM,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。
um、NSはNegativeSmall 、ZOはZero、PSはPositi
veSmall 、PMはPositiveMedium、PBはPositiveBig
の略記号であり、ファジィラベルと呼ばれている。
力がかなり小さい、PBは圧力がかなり大きいという意
味になり、総予測流量Qに対しては、NBは流量がかな
り小さい、PBは流量がかなり大きいという意味にな
る。
る合致度を定量的に表すもので、ファジィ制御の場合、
上記定量化にメンバーシップ関数を使用する。
したものであり、ポンプ吐出圧力Pp に関するものであ
る。例えば、if Pp is NM、という前件部ルール
の場合、図7中、NMに対応するメンバーシップ関数
(三角形)を用い、ポンプ吐出圧力Pp に対する前記メ
ンバーシップ関数の値を求め、上記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。
の合成値を、次のようにして求める。
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、総
予測流量Q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μj の合成値μij
を次式で求める。
る。
クセルダイヤルにより設定されるエンジン目標回転数N
set がステップ状に変化した場合でも、エンジン実回転
数Ne が目標値変化にスムーズに追従できるよう、エン
ジン規範回転数Nr を算出する。エンジン規範回転数N
r は、例えば、エンジン目標回転数Nset に「(無駄時
間)+(一次遅れ)」を作用させることにより計算す
る。
されたエンジン規範回転数Nr に対する、回転数センサ
22で検出されたエンジン実回転数Ne の誤差ΔNe を算
出する。
Nr に対するエンジン実回転数Neの回転数誤差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。
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、γは学習ゲイン、Δtは制御刻み時間、ΔN
e は回転数誤差、μijは前件部の適合度合成値であり、
i =1〜7、j =1〜7である。
度が高く(より合致する前件部ルール)、回転数誤差Δ
Ne 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。
ように遷移するかは、リモコン弁19,20のレバー操作
量、エンジンおよびポンプの個体差、機種などの特性変
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。
ルールが演算の対象になり、上記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)ことになる。
変数Wij(k) と前件部合成値μijを用いて次式で油圧ポ
ンプの制御出力トルクTr が算出される。
ィ制御の出力値を求める一般的な式である。
器58にて、電磁比例減圧弁14に対する制御圧力Ps の指
令信号に変換される。
目標回転数Nset も変更される。そこで、本発明では、
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
れば、アクセルダイヤルごとに適切な制御(学習)が行
われることになる。
エンジン実回転数Neと、ポンプ吐出圧力Pp と、操作
レバーによるリモコン弁19,20の操作量あるいは操作量
に相当する信号であるリリーフ圧力Pr1,Pr2とを、そ
れぞれコントローラ21に入力しているため、運転中の油
圧ポンプ9,10の流量を精度良く予測することができ、
レバー操作直後あるいは微操作時の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ることなく、エンジ
ン目標回転数Nset にエンジン実回転数Ne を追従させ
ることができる。
測流量Qの各範囲に対する各適合度と、エンジン規範回
転数Nr に対するエンジン実回転数Ne の回転数誤差Δ
Neとの積により、学習的にポンプの制御出力トルクTr
を演算するため、運転中の油圧ポンプ9,10の出力状
態とエンジン11の回転数誤差ΔNe に応じて、油圧ポン
プ9,10の制御出力トルクを操作できる。
どによる油圧ポンプ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、温暖地など)や、エンジン
燃料変化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、各油圧ショベル
に応じた油圧ポンプの制御が可能になる。
ルの機種が異なっても、同じ制御装置(制御方法)で対
応が可能になり、機種毎の制御プログラムの変更作業が
無くなる。
ワーユニット系のコントローラによりファジィ推論を実
行する場合の第2実施形態を示す。なお、図1乃至図4
に示されたパワーユニット系の構成は、基本的にこの第
2実施形態でも用いるから、図1乃至図4を必要に応じ
て参照する。
圧ポンプ制御演算部の構成と、油圧ポンプ制御方法と
で、第1実施形態とは大きく異なる。
御演算ブロック図に示されるように、一方のコントロー
ル弁15を通過する圧油のリリーフ圧力Pr1、ポンプ吐出
圧力Pp およびコントローラ21から電磁比例減圧弁14に
出力された前ステップの制御圧力Ps の指令信号より第
1油圧ポンプ9の吐出流量Q1 を予測する第1ポンプ吐
出油量予測演算部60と、他方のコントロール弁17を通過
する圧油のリリーフ圧力Pr2、ポンプ吐出圧力Pp およ
び前ステップの制御圧力Ps の指令信号より第2の油圧
ポンプ10の吐出流量Q2 を予測する第2ポンプ吐出油量
予測演算部61と、得られた予測吐出流量Q1 ,Q2 より
総予測流量Qを算出する総流量予測演算部62と、エンジ
ン目標回転数Nset に対するエンジン実回転数Ne の回
転数誤差ΔNe およびエンジン実回転数Ne の時間当り
の回転数変化量 DNe とを演算する回転数誤差・回転数
変化量演算部64と、回転数誤差ΔNe および回転数変化
量DNe からファジィルールの前件部に対する適合度の
合成値μijを算出する前件部演算部63と、回転数誤差Δ
Ne 、回転数変化量 DNe 、総予測流量Qおよびポンプ
吐出圧力Pp より換算誤差Δfを演算する換算誤差演算
部65と、換算誤差Δfおよび前件部の合成値μijよりフ
ァジィルールの後件部変数Wijを算出する後件部演算部
66と、後件部変数Wijおよび前件部の合成値μijより油
圧ポンプ9,10の制御出力トルクTr を算出する制御出
力トルク演算部67と、この制御出力トルクTr を電磁比
例減圧弁14に対する制御圧力Ps の指令信号に変換する
制御圧力変換器68とを具備したものである。前件部演算
部63および後件部演算部66が、ファジィ推論の演算部と
なる。各部の機能は後述する。
いて説明する。
におけるポンプ制御演算機能上の第2実施形態を示すブ
ロック図である。なお、第1ポンプ吐出油量予測演算部
60、第2ポンプ吐出油量予測演算部61および総流量予測
演算部62の各機能は、図5に示された第1実施形態の第
1ポンプ吐出油量予測演算部50、第2ポンプ吐出油量予
測演算部51および総流量予測演算部52と同様であるか
ら、その説明を省略する。
化量演算部64では、図示されないアクセルダイヤルによ
り設定されるエンジン目標回転数Nset に対するエンジ
ン実回転数Ne の回転数誤差ΔNe と、エンジン実回転
数Ne の時間当りの回転数変化量 DNe を次式で算出す
る。なお、以下では、エンジン実回転数Ne の時間当り
の回転数変化量を、単に「回転数変化量」という。
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。
Ne は、前件部演算部63に入力されファジィルールの前
件部(if〜部)に対する適合度を算出する。
おいて回転数誤差ΔNe に対して、NB,NM,NS,
ZO,PS,PM,PBと記述するとともに、回転数変
化量DNe に対して、NB,NM,NS,ZO,PS,
PM,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。
um、NSはNegativeSmall 、ZOはZero、PSはPositi
veSmall 、PMはPositiveMedium、PBはPositiveBig
の略記号であり、ファジィラベルと呼ばれている。
ジン実回転数Ne がエンジン目標回転数Nset に比べて
かなり大きい、PBはエンジン実回転数Ne がエンジン
目標回転数Nset に比べてかなり小さいという意味にな
り、回転数変化量 DNe に対しては、NBは回転数変化
が負で大きい、PBは回転数変化が正で大きいという意
味になる。
る合致度を定量的に表すもので、ファジィ制御の場合、
上記定量化にメンバーシップ関数を使用する。
示したもので、回転数誤差ΔNe に関するものである。
例えば、if ΔNe is NM、という前件部ルールの
場合、図10中のNMに対応するメンバーシップ関数
(三角形)を用い、回転数誤差ΔNe に対する前記メン
バーシップ関数の値を求め、上記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。
の合成値を、次のようにして求める。
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、回転数
変化量 DNe 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μj の合成値μ
ijを次式で求める。
る。
は、前述した図4のポンプレギュレータ特性を用いて、
リリーフ圧力Pr1、ポンプ吐出圧力Pp および前ステッ
プの制御圧力Ps の指令信号より、ポンプ吐出流量Q1
を予測する。第2ポンプ吐出油量予測演算部61も、同様
にしてポンプ吐出流量Q2 を予測する。
出流量Q1 ,Q2 より総予測流量Qを算出する。
部64から出力された回転数誤差ΔNe および回転数変化
量 DNe 、総流量予測演算部62から出力された総予測流
量Q、ならびにポンプ吐出圧力Pp より、次のように換
算誤差Δfを算出する。
立しなければ、 Δf=0 (12) とする。
<α3 |(Q(k) −Q(k-1) )/(t(k) −t(k-1) )|<α
4 ここで、m、α1、α2、α3、α4は、予め設定され
た定数である。
ら出力される換算誤差Δfと、前記前件部演算部63から
出力される前件部合成値μijが入力され、次式で後件部
変数Wijの値を算出する。
換算誤差、μijは前件部の適合度合成値であり、i =1
〜7、j =1〜7である。
合度が高く(より合致する前件部ルール)、換算誤差Δ
fが大きいほど、式(13)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。さらに、換算誤差Δf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。
変数Wij(k) と前件部合成値μijを用いて次式で油圧ポ
ンプの制御出力トルクTr が算出される。
ジィ制御の出力値を求める一般的な式である。
器68にて電磁比例減圧弁14に対する制御圧力Ps の指令
信号に変換される。
標回転数Nset も変更される。そこで、本発明では、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。このようにすれ
ば、アクセルダイヤルごとに適切な制御(学習)が行わ
れることになる。
説明したように第2実施形態によれば、エンジン実回転
数Neと、ポンプ吐出圧力Pp と、操作レバーのリモコ
ン弁19,20によるコントロール弁15,17の操作量に相当
するリリーフ圧力Pr1,Pr2とを、それぞれコントロー
ラ21に入力しているため、運転中の油圧ポンプ9,10の
流量を精度良く予測することができ、レバー操作直後あ
るいは微操作時のエンジン出力とポンプ吸収トルクとの
バランスがくずれることなく、エンジン目標回転数Nse
t の付近でエンジン実回転数Ne を安定に整定させるこ
とができる。
変化量 DNe の各範囲に対する各適合度の合成値μij
と、回転数誤差ΔNe および回転数変化量 DNe から算
出される換算誤差Δfとの積で、学習的にポンプの制御
出力トルクTr を演算するため、運転中のポンプの特性
に応じて、また、エンジン11の回転数誤差ΔNe と回転
数変化量 DNe に応じて油圧ポンプ9,10の制御出力ト
ルクTr を操作できる。
どによりポンプの出力状態が変化したり、作業環境の変
化(例えば寒冷地、温暖地など)や、エンジン燃料の変
化による、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、各油圧ショベルに応
じた油圧ポンプの制御が可能になる。
ルの機種が異なっても、同じ制御プログラムで対応で
き、機種毎の制御プログラムの変更作業が無くなる。
弁15,17の操作量に相当する信号として、リリーフ弁1
6,18の入口におけるリリーフ圧力Pr1,Pr2を間接的
に検出したが、コントロール弁15,17の操作量に相当す
る信号としては、リモコン弁19,20のレバー操作量を直
接検出しても良い。
回転数、ポンプ吐出圧力およびコントロール弁の操作量
信号から、運転中の油圧ポンプの流量を精度良く予測で
き、コントロール弁を操作した直後あるいは微操作時の
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
ることなく、エンジン目標回転数に実回転数を追従させ
ることができるとともに、エンジン目標回転数付近で実
回転数を安定に整定させることができる。
圧ポンプの流量を精度良く予測でき、コントロール弁を
操作した直後あるいは微操作時の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ることなく、エンジン
目標回転数に実回転数を追従させることができる。ま
た、ファジィ推論を用いて、ポンプ吐出圧力および総予
測流量の各範囲に対する適合度と、エンジン実回転数の
規範回転数に対する回転数誤差との積で、学習的にポン
プ制御出力トルクを演算するため、運転中のポンプの出
力状態とエンジン回転数誤差に応じて油圧ポンプの制御
出力トルクを操作できる。すなわち、建設機械の機種、
個体差などによるポンプの出力状態が変化したり、例え
ば寒冷地または温暖地などの作業環境の変化や、エンジ
ン燃料の変化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、学習演算により各建設機械に応
じた油圧ポンプの制御が可能になる。さらに、前記学習
演算により、建設機械の機種が異なっても、同じ制御プ
ログラムで対応でき、機種毎の制御プログラムの変更作
業を無くすことができる。
圧ポンプの流量を精度良く予測でき、コントロール弁を
操作した直後あるいは微操作時の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ることなく、エンジン
目標回転数付近でエンジン実回転数を安定に整定させる
ことができる。また、ファジィ推論を用いて、エンジン
回転数誤差および時間当りの回転数変化量の各範囲に対
する適合度と、回転数誤差および回転数変化量から算出
される換算誤差との積で、学習的にポンプ制御出力を演
算するため、運転中のポンプの特性に応じて、また、エ
ンジン回転数誤差と回転数変化量に応じて油圧ポンプの
制御出力トルクを操作できる。すなわち、建設機械の機
種、個体差などによりポンプの出力状態が変化したり、
例えば寒冷地または温暖地などの作業環境の変化やエン
ジン燃料の変化による、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、学習演算により各建設機械
に応じた油圧ポンプの制御が可能になる。さらに、前記
学習演算により、建設機械の機種が異なっても、同じ制
御プログラムで対応が可能になり、機種毎の制御プログ
ラムの変更作業が無くすことができる。
ラに、エンジン回転数、ポンプ吐出圧力と、コントロー
ル弁の操作量あるいは操作量に相当する信号とを入力
し、コントローラにて運転中の油圧ポンプの流量を予測
し、油圧ポンプの制御出力トルクを演算してコントロー
ラの出力信号を電油変換弁に出力し、電油変換弁から出
力された制御圧力、リリーフ圧力およびポンプ吐出圧力
により、ポンプレギュレータで油圧ポンプの吐出流量調
整手段を制御するから、運転中の油圧ポンプの流量を精
度良く予測することができ、レバー操作直後あるいは微
操作時のエンジン出力とポンプ吸収トルクとのバランス
がくずれることなく、エンジン目標回転数に実回転数を
追従させたり、エンジン目標回転数付近で実回転数を安
定に整定させることができる。
ニット系の構成例を示すブロック図である。
100%使用する場合の、エンジン出力特性と目標回転
数との関係を示す特性図である。
100%以下にした場合の、エンジン出力特性と目標回
転数との関係を示す特性図である。
ータの特性を示す説明図である。
におけるポンプ制御演算機能上の第1実施形態を示すブ
ロック図である。
す図表である。
部のメンバーシップ関数の例を示す説明図である。
におけるポンプ制御演算機能上の第2実施形態を示すブ
ロック図である。
す図表である。
件部のメンバーシップ関数の例を示す説明図である。
ある。
ーフ圧力 Ps 制御圧力 Q 総予測流量 Nset エンジン目標回転数 Nr エンジン規範回転数 Ne エンジン実回転数 ΔNe 回転数誤差 DNe 時間当りの回転数変化量 Δf 換算誤差 Tr 制御出力トルク
Claims (4)
- 【請求項1】 エンジン回転数と、エンジンにより駆動
される可変容量型の油圧ポンプから吐出される圧油のポ
ンプ吐出圧力と、油圧ポンプからアクチュエータに供給
される圧油の方向および流量を制御するコントロール弁
の操作量に相当する信号とから、運転中の油圧ポンプの
流量変化を予測し、 この予測される油圧ポンプの流量変化から油圧ポンプの
制御出力トルクを演算し、 この制御出力トルクに基づいて油圧ポンプを制御するこ
とを特徴とする油圧ポンプの制御方法。 - 【請求項2】 ファジィ推論を用いて、複数の油圧ポン
プから吐出される圧油のポンプ吐出圧力および総予測流
量の各範囲に対する適合度と、エンジン目標回転数に対
応する規範回転数に対するエンジン実回転数の回転数誤
差との積により、油圧ポンプの制御出力トルクを演算
し、 運転中の油圧ポンプの出力状態およびエンジンの回転数
誤差に応じて油圧ポンプの制御出力トルクを操作するこ
とを特徴とする請求項1記載の油圧ポンプの制御方法。 - 【請求項3】 ファジィ推論を用いて、エンジン目標回
転数に対するエンジン実回転数の回転数誤差およびエン
ジン実回転数の時間当りの回転数変化量の各範囲に対す
る適合度と、回転数誤差および回転数変化量から算出さ
れる換算誤差との積により、油圧ポンプの制御出力トル
クを演算し、 運転中の油圧ポンプの特性、エンジンの回転数誤差およ
び回転数変化量に応じて油圧ポンプの制御出力トルクを
操作することを特徴とする請求項1記載の油圧ポンプの
制御方法。 - 【請求項4】 エンジンと、 このエンジンにより駆動される複数の可変容量型の油圧
ポンプと、 これらの油圧ポンプから吐出された圧油の方向および流
量を制御する複数のコントロール弁と、 これらのコントロール弁を経てアクチュエータに供給さ
れる圧油の圧力を設定する複数のリリーフ弁と、 エンジン回転数と、油圧ポンプから吐出される圧油のポ
ンプ吐出圧力と、リリーフ弁の入口におけるリリーフ圧
力とから、運転中の油圧ポンプの流量変化を予測し、油
圧ポンプの制御出力トルクを演算して出力するコントロ
ーラと、 このコントローラの出力信号を制御圧力に変換する電油
変換弁と、 制御圧力、リリーフ圧力およびポンプ吐出圧力により油
圧ポンプの吐出流量調整手段を制御するポンプレギュレ
ータとを具備したことを特徴とする油圧ポンプの制御装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10934998A JP3479451B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 油圧ポンプの制御方法および制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10934998A JP3479451B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 油圧ポンプの制御方法および制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11303150A true JPH11303150A (ja) | 1999-11-02 |
JP3479451B2 JP3479451B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=14507984
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10934998A Expired - Lifetime JP3479451B2 (ja) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | 油圧ポンプの制御方法および制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3479451B2 (ja) |
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-
1998
- 1998-04-20 JP JP10934998A patent/JP3479451B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP3479451B2 (ja) | 2003-12-15 |
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