KR100436641B1 - Rolling controller of working vehicle - Google Patents
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Abstract
(과제)(assignment)
경사센서와 비교적 염가의 각속도센서를 이용하여 정밀도 양호하게 검출할 수 있는 롤링제어수단을 실현한다.A rolling control means capable of accurately detecting a tilt sensor and a relatively inexpensive angular velocity sensor is realized.
(해결수단)(Solution)
대지작업장치를 롤링가능하게 주행기체에 연결하고, 상기 대지작업장치(4)를 상기 주행기체에 대하여 롤링구동하는 액추에이터(8)와, 상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 좌우 경사각도를 검출하는 경사센서(15)와, 상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 좌우 경사방향의 각속도를 검출하는 각속도센서(23)를 구비함과 동시에, 상기 경사센서와 상기 각속도센서의 쌍방의 검출치에 기초하여, 상기 대지작업장치의 좌우 방향자세가 설정각도에 유지되도록 상기 액추에이터를 작동시키는 롤링제어수단(24)을 설치하고 있는 작업기의 롤링제어장치에 있어서,An actuator 8 which connects the earth work device to the traveling body in a rollable manner, and detects the left and right inclination angles of the actuator 8 for rolling the land work device 4 with respect to the traveling gas, and the traveling body or the ground work device. An inclination sensor 15 and an angular velocity sensor 23 for detecting an angular velocity in the left and right inclination directions of the traveling body or the earth work device, and on the basis of detection values of both the inclination sensor and the angular velocity sensor. In the rolling control device of the work machine, which is provided with a rolling control means 24 for operating the actuator so that the left and right orientation of the earth work device is maintained at a set angle,
상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 상태안정도의 고저를 검지하는 상태안정도 검지기(200)와 이 상태안정도 검지기에 의하여 얻은 상태안정도를 판별하는 판별기(34)로 된 상태안정도 판별수단이 구비되고, 또한 상기 각속도센서(23)의 검출치를 적분하여 얻은 적분치를 기준으로 하여 상기 경사센서(15)의 검출치에 기초하여 보정을 하는 경사각 보정수단(25)을 보유한 경사각 검출수단(28)이 갖추어지고, 상기 경사각 보정수단(25)은 상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 상태안정도가 낮을수록 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 크게 함과 동시에, 상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 상태안정도가 높을수록 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 작게 하고, 또한 상기 롤링제어수단(24)은, 상기 경사각 검출수단(28)에 의하여 구한 검출 경사각이, 미리 설정된 목표 설정각으로 되도록 상기 액추에이터(8)를 작동시키는 작업기의 롤링제어장치를 제공한다.State stability detecting means comprising a state stability detector (200) for detecting the height of the state stability of the traveling body or the earth work device, and a discriminator (34) for determining the state stability obtained by the state stability detector, In addition, the inclination angle detection means 28 is provided with an inclination angle correction means 25 for correcting on the basis of the detection value of the inclination sensor 15 on the basis of the integral value obtained by integrating the detection value of the angular velocity sensor 23. The angle of inclination correcting means 25 increases the correction ratio based on the detected value of the inclination sensor as the state stability of the traveling gas or the earth work device becomes lower, and at the same time, the state of the traveling gas or the land work device. The higher the stability, the smaller the correction ratio based on the detected value of the inclination sensor, and the rolling control means 24 further includes the inclination angle detection means 28. It is detected by the inclination angle obtained, and provides a rolling control apparatus for a working machine for operating the actuator 8 to a preset target angle setting.
Description
본 발명은, 트랙터, 이앙기, 직번기(直藩機)와 같은 작업기의 롤링제어장치에 관련된 것으로서, 보다 상세하게는, 대지작업장치를 롤링가능하게 주행기체에 연결하고, 대지작업장치를 주행기체에 대하여 롤링구동하는 액추에이터와, 주행기체 또는 대지작업장치의 좌우 경사각도를 검출하는 경사센서와, 주행기체 또는 대지작업장치의 좌우 경사방향의 각속도를 검출하는 각속도센서를 구비함과 동시에, 경사센서와 각속도센서의 쌍방의 검출치에 기초하여, 대지작업장치의 좌우방향자세가 설정각도에 유지되도록 액추에이터를 작동시키는 롤링제어수단을 설치하고 있는 작업기의 롤링제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rolling control device for a work machine such as a tractor, a rice transplanter, a direct shifter, and more particularly, a land work device is connected to a traveling gas so as to be rollable, and the ground work device is connected to a traveling gas. And an inclination sensor for detecting the left and right inclination angles of the traveling gas or the earth work device, and an angular velocity sensor for detecting the angular speed in the left and right inclination directions of the travel gas or the earth work device. And a rolling control device for a work machine provided with rolling control means for operating the actuator such that the left and right postures of the earth work device are maintained at the set angles based on the detected values of both the angular speed sensors.
트랙터 등의 작업기에 있어서 대지작업장치의 롤링제어에 있어서는, 작업장치의 변위 검출수단으로서 경사센서와 각속도센서의 쌍방의 센서를 이용하는 것에 의하여, 응답성이 좋고, 오작동도 거의 없는 정확하고 정밀도가 좋은 제어 작동을 할 수 있는 것이 알려져 있다. 이처럼, 경사센서와 각속도센서를 병용하는 롤링제어수단으로서는, 대별하여In the rolling control of the land work device in a work machine such as a tractor, by using both the inclination sensor and the angular velocity sensor as the displacement detection means of the work device, the response is good and the accuracy and the accuracy of which there is little malfunction are good. It is known to be able to perform control operations. As such, as the rolling control means using the inclination sensor and the angular velocity sensor together,
① 2 종류의 센서에 의한 검출치를 그대로 이용하여 상황을 판단하고, 그것에 의하여 롤링동작속도 등을 결정하는 것(특개평 10-178835호 공보 등)과① Determination of the situation by using the detected values of the two types of sensors as it is, and determination of the rolling operation speed and the like (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-178835, etc.);
② 각속도를 적분하여 경사각도로 하고, 오차를 경사센서에 의하여 보정하는 것(특허 제2733597호 공보 등)이 있다.(2) Integrating the angular velocity into the inclination angle and correcting the error by the inclination sensor (Patent No. 2733597, etc.).
예를 들면, 특개평2-216412호 공보에 나타난 것처럼, 중추(重錘)와, 이 중추의 요동량을 검출하는 퍼텐쇼미터 등으로 이루어지는 경사센서(저속도 반응센서), 및 광식 자이로스코프 등으로 이루어지는 각속도센서(고속도 반응센서)의 쌍방의 센서를 이용하여 롤링제어장치를 구성한 것이다. 이것에 의해, 관성의 영향을 받지 않고, 응답성에 뛰어나는 각속도센서와, 검출시점에서의 절대 경사각은 검출할 수 없는 각속도센서의 결점을 보충한 경사센서를 조합시키고, 제진기나 필터를 설치하지 않고 정확 신속하게 롤링제어할 수 있고, 대지작업 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능하다.For example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-216412, an inclination sensor (low speed response sensor) composed of a weight, a potentiometer for detecting the swing amount of the weight, a gyroscope, or the like The rolling control device is configured by using both sensors of the angular velocity sensor (high speed response sensor). This combines an angular velocity sensor that is not affected by inertia and has excellent responsiveness, and an inclination sensor that compensates for the defects of the angular velocity sensor that cannot be detected at the absolute tilt angle at the time of detection, without providing a vibration damper or a filter. Rolling control can be performed quickly and accurately, and the land work precision can be improved.
즉, 각속도센서에 의한 각속도 출력 dθj/dt를 적분하는 것에 의하여, 센서 상자의 좌우로 흔들림의 영향을 받지 않는 경사각도 변화(적분 경사각)(θj)를 얻을 수 있다. 단, 각속도센서는 각도변화밖에 검지할 수 없기 때문에, 절대각도의 검지에는 경사센서가 필요하다. 차체가 충분히 긴시간 정지한다면 목표 경사각(θ)은 검출 경사각(θr)에 수렴하여 경사센서의 값이 주행기체의 경사각도로서 출력된다.In other words, by integrating the angular velocity output dθj / dt by the angular velocity sensor, the inclination angle change (integrated inclination angle) θj that is not affected by the shake to the left and right of the sensor box can be obtained. However, since the angular velocity sensor can detect only the change in angle, an inclination sensor is required for the detection of the absolute angle. If the vehicle body stops for a sufficiently long time, the target inclination angle [theta] converges to the detection inclination angle [theta] r, and the value of the inclination sensor is output as the inclination angle of the traveling gas.
주행기체가 경사변화한다면 목표 경사각(θ)에 경사각도변화(θj)가 가산되고, 좌우로 흔들림의 영향을 받지 않는 응답이 좋은 경사각도를 검출하는 것이 가능하다.If the traveling gas changes inclination, the inclination angle change [theta] j is added to the target inclination angle [theta], and it is possible to detect the inclination angle with a good response which is not affected by the shake from side to side.
상기 ①의 롤링제어수단은, 비교적 염가의 각속도센서를 이용해도 실현가능하지만, 복잡한 경사변화에는 대응하여 끊어지지 않는 난점이 있다. 이것에 대하여 상기 ②의 롤링제어수단은, 언제나 정밀도 좋게 경사를 검출할 수 있지만, 실현을 위해서는 고정밀의, 즉 고가의 센서가 필요한 난점이 있다.Although the rolling control means of ① is feasible even when using a relatively inexpensive angular velocity sensor, there is a difficulty in that it does not break in response to a complicated gradient change. On the other hand, although the rolling control means of (2) can always detect the inclination with high accuracy, there is a difficulty that a high precision, that is, expensive sensor is required for the realization.
본 발명의 목적은, 전술한 ①의 기술 및 ②의 기술의 쌍방의 장점을 갖춘 것 즉,The object of the present invention is to provide the advantages of both the above-described ① and ②, that is,
비교적 염가의 각속도센서로 하면서, 정밀도 좋게 검출할 수 있는 롤링제어수단을 실현시키는 점에 있다.It is a point which realizes the rolling control means which can be detected with high precision, making it a comparatively cheap angular velocity sensor.
도 1은 농업용 트랙터 후부의 구조를 나타내는 사시도;1 is a perspective view showing the structure of the rear of the agricultural tractor;
도 2는 제 1 실시형태에 의한 롤링제어의 개략구조를 나타내는 기능계통도;2 is a functional system diagram showing a schematic structure of a rolling control according to the first embodiment;
도 3은 경사각 검출수단의 개념을 나타내는 블록도;3 is a block diagram showing the concept of an inclination angle detecting means;
도 4는 경사센서와 각속도센서의 출력특성 그래프를 나타내는 도;4 is a graph illustrating output characteristic graphs of an inclination sensor and an angular velocity sensor;
도 5는 경사센서와 각속도센서의 출력특성 그래프를 나타내는 도;5 is a graph illustrating output characteristic graphs of an inclination sensor and an angular velocity sensor;
도 6은 제 2 실시형태에 의한 롤링제어의 개략구조를 나타내는 기능계통도;6 is a functional system diagram showing a schematic structure of a rolling control according to the second embodiment;
도 7은 제 3 실시형태에 의한 롤링제어의 개략구조를 나타내는 기능계통도;7 is a functional system diagram showing a schematic structure of a rolling control according to the third embodiment;
도 8은 상태안정도의 검출에 메인스위치 조작을 이용하는 변형예에 있어서 롤링제어의 기능계통도;8 is a functional system diagram of rolling control in a modification in which the main switch operation is used for the detection of state stability;
도 9는 자세안정도의 검출에 경사센서를 이용하는 변형예에 있어서 롤링제어의 기능계통도;9 is a functional system diagram of rolling control in a modification of using an inclination sensor to detect postural stability;
도 10은 자세안정도의 검출에 차속센서를 이용하는 변형예에 있어서 롤링제어의 기능계통도; 그리고10 is a functional system diagram of rolling control in a modification of using a vehicle speed sensor for detecting posture stability; And
도 11은 자세안정도의 검출에 경운장치의 승강이동량을 이용하는 변형예에 있어서 롤링제어의 기능계통도이다.Fig. 11 is a functional system diagram of rolling control in a modification in which the lifting movement amount of the tilling device is used to detect posture stability.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 출발 기술은, 대지작업장치를 롤링가능하게 주행기체에 연결하고, 대지작업장치를 주행기체에 대하여 롤링구동하는 액추에이터와, 주행기체 또는 대지작업장치의 좌우 경사각도를 검출하는 경사센서와, 주행기체 또는 대지작업장치의 좌우 경사방향의 각속도를 검출하는 각속도센서를 구비함과 동시에, 경사센서와 각속도센서의 쌍방의 검출치에 기초하여, 대지작업장치의 좌우 방향자세가 설정각도에 유지되도록 액추에이터를 작동시키는 롤링제어수단을 설치하고 있는 작업기의 롤링제어장치이다.The starting technique of the present invention for achieving the above object is an actuator for rolling the land work device to the traveling body so as to be rollable, and rolling the land work device to the traveling gas, and the left and right inclination angles of the traveling gas or the land work device. And an angular velocity sensor for detecting an angular velocity in the left and right inclined directions of the traveling gas or the earth work device, and based on the detected values of both the tilt sensor and the angular speed sensor, It is a rolling control device for a work machine that is provided with a rolling control means for operating the actuator so that the posture is maintained at the set angle.
상기 목적의 달성을 위한 본 발명의 제 1의 특징은,The first feature of the present invention for achieving the above object,
상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 상태안정도의 고저를 검지하는 상태안정도 검지기와 이 상태안정도 검지기에 의하여 얻은 상태안정도를 판별하는 판별기로 된 상태안정도 판별수단이 구비되고, 또한A state stability detector for detecting the height of the state stability of the traveling body or the earth work device, and a state stability discriminating means for determining a state stability obtained by the state stability detector;
상기 각속도센서의 검출치를 적분하여 얻은 적분치를 기준으로 하여 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정을 하는 경사각 보정수단을 보유한 경사각 검출수단이 구비되고, 상기 경사각 보정수단은 상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의상태안정도가 낮을수록 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 크게 함과 동시에, 상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 상태안정도가 높을수록 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 작게 하고, 또한An inclination angle detecting means having an inclination angle correction means for correcting based on the detected value of the inclination sensor on the basis of the integral value obtained by integrating the detected value of the angular velocity sensor, wherein the inclination angle correction means includes the traveling gas or the earth work. The lower the state stability of the device, the larger the correction ratio is based on the detection value of the tilt sensor, and the higher the state stability of the traveling gas or the earth work device, the higher the correction rate is based on the detection value of the tilt sensor. Smaller,
상기 롤링제어수단은, 상기 경사각 검출수단에 의하여 구한 검출경사각이, 미리 설정된 목표 설정각으로 되도록 상기 액추에이터를 작동시키는 것이다.The rolling control means operates the actuator so that the detection inclination angle obtained by the inclination angle detecting means becomes a preset target setting angle.
이 구성에 의하면, 다음과 같은 작용·효과를 얻을 수 있다. 각속도센서는 온도변화, 습도변화, 표고 등의 주행기체 또는 작업장치의 상태안정도의 고저에 의하여 그 기준치가 비교적 용이하게 변동하는 경향이 있기 때문에, 엔진시동 직후와 난기운전후 주행기체 또는 작업장치의 상태안정도가 변화한다면 기준치에 상당한 차이가 생기는 것이 되어, 사정이 나빠진다. 따라서, 상태안정도가 변화하고 있는 때에는, 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 크게 한 쪽이, 2 종류의 센서의 종합판단에 의해 검출정밀도를 개선하는 것이 가능하다.According to this configuration, the following effects and effects can be obtained. Since the angular velocity sensor tends to change relatively easily due to the high and low stability of the operating gas or work equipment such as temperature change, humidity change, elevation, etc., the speed of the traveling gas or work equipment immediately after engine start and after warm-up operation If state stability changes, a significant difference will arise in a reference value, and a situation will worsen. Therefore, when the state stability changes, it is possible to improve the detection accuracy by increasing the correction ratio on the basis of the detection value of the inclination sensor.
이 경우, 상태안정도의 변화가 클수록 기준치의 변동도 커지고, 상태안정도의 변화가 적을수록 기준치의 변동도 작게 되기 때문에, 상태 보정수단에 의하여, 주행기체 또는 작업장치의 상태안정도가 낮을수록 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 크게 하고, 주행기체 또는 작업장치의 상태안정도가 높을수록 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 작게 하는 것에 의하여, 적분 오차의 축적이 작은 때에는 상기 보정비율을 작게 하여 제어의 응답성을 높이고, 적분 오차의 축적이 큰 때에는 상기 보정비율을 크게 하여 적분 오차의 보정을 강하게 할 수 있어서, 상태안정도의 변화의 대소 여하에 구애받지 않고 정밀도가 좋은 롤링제어를 할수 있게 된다.In this case, the larger the change in the state stability, the larger the variation of the reference value, and the smaller the change in the state stability, the smaller the variation of the reference value. The correction ratio is increased based on the detected value, and the higher the stability of the state of the traveling gas or work equipment, the smaller the correction ratio based on the detected value of the inclination sensor. When the accumulation error is small, the correction ratio is reduced. In this case, the response of the control is increased, and when the accumulation error is large, the correction ratio can be increased to increase the correction of the integration error, so that the rolling control with high precision can be performed regardless of the change of state stability. do.
상기 상태안정도 검지기가 매우 적합한 구체예는, 각속도센서의 온도를 검출하는 온도센서이고, 판별기는 각속도센서의 온도변화가 클수록 상태안정도가 낮다고 판정한다.A specific example in which the state stability detector is very suitable is a temperature sensor for detecting the temperature of the angular velocity sensor, and the discriminator determines that the state stability is lower as the temperature change of the angular velocity sensor is larger.
이 구성에 의하면, 상태안정도 판별수단이, 각속도센서 자체의 온도변화를 관찰하는 간단하고 확실한 방법으로 만들어 진다. 각속도센서의 온도변화에 의한 기준치의 변동을 정확하게 보상하는 것이 가능하다.According to this configuration, the state stability discriminating means is made in a simple and reliable way of observing the temperature change of the angular velocity sensor itself. It is possible to accurately compensate for the variation of the reference value due to the temperature change of the angular velocity sensor.
상기 상태안정도 검지기의 다른 적합한 구체예는, 메인스위치가 ON 된 때로부터의 경과시간을 검출하는 타이머이고, 판별기는 메인스위치 ON으로부터의 시간이 짧을수록 상태안정도가 낮다고 판정한다.Another suitable specific example of the state stability detector is a timer for detecting the elapsed time from when the main switch is turned on, and the discriminator determines that the state stability is lower as the time from the main switch ON is shorter.
이 구성에 의하면, 다음과 같은 작용·효과를 얻을 수 있다. 통상, 메인스위치를 ON 한 것은, 엔진시동을 위한 것이므로, 메인스위치 ON에 의하여 엔진이 시동되고, 그 ON 조작으로부터의 시간이 경과함에 따라 엔진온도는 상승하게 된다. 엔진온도가 상승하면 미션케이스 온도도 상승하고, 그것에 의하여 각속도센서의 분위기온도도 상승하게 되기 때문에, 메인스위치의 ON으로부터의 경과시간이 길수록, 각속도센서의 온도는 상승하게 된다.According to this configuration, the following effects and effects can be obtained. Normally, since the main switch is turned on for engine start, the engine is started by turning on the main switch, and the engine temperature rises as time from the ON operation is elapsed. As the engine temperature rises, the mission case temperature rises, thereby raising the ambient temperature of the angular velocity sensor. Therefore, the longer the elapsed time from the ON of the main switch, the higher the temperature of the angular velocity sensor.
따라서, 경사각 보정수단에 의하여, 메인스위치 ON으로부터의 경과시간이 짧을수록 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율이 크게 되고, 메인스위치 ON으로부터의 경과시간이 길수록 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율이 작아지기 때문에, 결과적으로 각속도센서의 온도변화에 의한 기준치 변동을 정확하게 보상하는것이 가능하다.Therefore, the shorter the elapsed time from the main switch ON, the larger the correction ratio is based on the detection value of the inclination sensor, and the longer the elapsed time from the main switch ON is corrected based on the detection value of the inclination sensor. Since the ratio becomes smaller, it is possible to accurately compensate the reference value variation due to the temperature change of the angular velocity sensor as a result.
상기 목적의 달성을 위한 본 발명의 제2의 특징은,The second feature of the present invention for achieving the above object,
상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 자세안정도의 고저를 검지하는 자세안정도 검지기와 이 자세안정도 검지기에 의하여 얻은 자세안정도를 판별하는 판별기로 된 자세안정도 판별수단이 구비되고, 또한A posture stability detecting means comprising a posture stability detector for detecting the elevation of posture stability of the traveling body or the earth work device, and a discriminator for discriminating the posture stability obtained by the posture stability detector;
상기 각속도센서의 검출치를 적분하여 얻은 적분치를 기준으로 하여 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정을 하는 경사각 보정수단을 보유한 경사각 검출수단이 구비되고, 상기 경사각 보정수단은 상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 자세안정도가 낮을수록 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 크게함과 동시에, 상기 주행기체 또는 상기 대지작업장치의 자세안정도가 높을수록 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 작게 하고, 또한An inclination angle detecting means having an inclination angle correction means for correcting based on the detected value of the inclination sensor on the basis of the integral value obtained by integrating the detected value of the angular velocity sensor, wherein the inclination angle correction means includes the traveling gas or the earth work. The lower the posture stability of the device is, the larger the correction ratio is based on the detection value of the inclination sensor, and the higher the posture stability of the traveling gas or the earth work device, the higher the correction rate is based on the detection value of the inclination sensor. Smaller,
상기 롤링제어수단은, 상기 경사각 검출수단에 의하여 구한 검출경사각이, 미리 설정된 목표 설정각으로 되도록 상기 액추에이터를 작동시키는 것이다.The rolling control means operates the actuator so that the detection inclination angle obtained by the inclination angle detecting means becomes a preset target setting angle.
이 구성에 의하면, 다음과 같은 작용·효과를 얻을 수 있다. 주행기체 또는 작업장치의 자세안정도가 낮은 때, 예를 들면, 주행속도가 빠르든지, 좌우 절대 경사각도가 급한 때는, 각속도센서의 검출추종성 자체는 좋지만, 갱신된 기준치와 그 전의 기준치의 차이가 커지는 점으로부터는, 기준치를 정확하게는 산출할 수 없다고 말할 수 있다. 그 반대로, 주행기체 또는 작업장치의 자세안정도가 높은 때, 예를 들면, 주행속도가 느리든지, 주행지면이 거의 수평인 때는, 각속도센서 검출에 의한 기준치의 경시변화도 적고, 산출된 기준치는 신뢰할 수 있는 것이 된다.According to this configuration, the following effects and effects can be obtained. When the posture stability of the traveling body or work device is low, for example, when the traveling speed is fast or when the left and right absolute inclination angles are steep, the detection followability of the angular speed sensor is good, but the difference between the updated reference value and the previous reference value becomes large. From the point, it can be said that the reference value cannot be calculated accurately. On the contrary, when the posture stability of the traveling gas or the work device is high, for example, when the traveling speed is slow or when the running surface is almost horizontal, the change of the reference value by the angular velocity sensor is less likely to occur, and the calculated reference value is reliable. It becomes possible.
따라서, 경사각 보정수단에 의하여, 주행기체 또는 작업장치의 자세안정도가 낮을수록 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 크게 하고, 주행기체 또는 작업장치의 자세안정도가 높을수록 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 작게 하면, 적분 오차의 축적이 작은 때에는 상기 보정비율을 작게 하여 제어의 응답성을 높이고, 적분 오차의 축적이 큰 때에는 상기 보정비율을 크게 하여 적분 오차의 보정을 강하게 할 수 있어서, 주행기체 또는 작업장치의 자세안정도의 고저 여하에 구애받지 않고 정밀도가 좋은 롤링제어를 할 수 있게 된다.Therefore, the lower the posture stability of the traveling gas or the work device is increased by the inclination angle correcting means based on the detected value of the inclination sensor, and the higher the posture stability of the traveling gas or the work device is applied to the detected value of the inclination sensor. If the correction ratio is reduced on the basis of the above, when the accumulation of the integration error is small, the correction ratio is made small to increase the responsiveness of the control. When the accumulation error is large, the correction ratio can be increased to increase the correction of the integration error. In addition, high-precision rolling control can be performed regardless of the high and low posture stability of the traveling gas or the work equipment.
상기 자세안정도 검지기가 적합한 구체예는, 각속도센서이고, 판별기는 각속도센서의 출력치가 클수록 자세안정도가 낮다고 판정한다.A specific example in which the posture stability detector is suitable is an angular velocity sensor, and the discriminator determines that the posture stability is lower as the output value of the angular velocity sensor is larger.
이 구성에 있어서는, 주행기체 또는 작업장치의 롤링운동에 있어서 각속도가 클수록 자세안정도가 낮고, 각속도가 작을수록 자세안정도가 높은 것을 이용하여 자세안정도 판별수단이 구축되어 있고, 용이하고 확실하게 자세안정도를 판별하는 것이 가능하다.In this configuration, in the rolling motion of the traveling gas or the work device, the posture stability is formed by using a lower posture stability as the angular velocity is higher, and a higher posture stability as the angular velocity is smaller. It is possible to determine.
상기 자세안정도 검지기의 다른 적합한 구체예는 경사센서이고, 판별기는 경사센서의 출력치가 클수록 자세안정도가 낮다고 판정한다.Another suitable specific example of the posture stability detector is a tilt sensor, and the discriminator determines that the higher the output value of the tilt sensor, the lower the posture stability.
이 구성에 있어서는, 주행기체 또는 작업장치의 좌우 경사각도가 클수록 자세안정도가 낮고, 좌우 경사각도가 작을수록 자세안정도가 높은 것을 이용하여 자세안정도 판별수단이 구축되어 있고, 이 또한 확실하게 자세안정도를 판별하는 것이 가능하다.In this configuration, the posture stability discriminating means is constructed by using the higher the posture stability as the left and right inclination angles of the traveling gas or the work device are higher, and the higher the posture stability as the left and right inclination angles are smaller. It is possible to determine.
상기 자세안정도 검지기의 또 다른 적합한 구체예는, 주행기체의 주행속도를검출하는 차속센서이고, 판별기는, 주행속도가 빠를수록 자세안정도가 낮다고 판정한다.Another suitable specific example of the posture stability detector is a vehicle speed sensor for detecting the traveling speed of the traveling body, and the discriminator determines that the higher the traveling speed, the lower the posture stability.
즉, 주행기체의 주행속도가 느릴수록 좌우로 흔들림이나 앞뒤로 흔들림 등이 작아져서 자세안정도가 높고, 주행속도가 빠를수록 좌우로 흔들림이나 앞뒤로 흔들림 등이 커져서 자세안정도가 낮아지는 것을 이용하여 자세안정도 판별수단이 구축되어 있고, 마찬가지로 확실하게 자세안정도를 판별하는 것이 가능하다.In other words, the slower the driving speed of the vehicle, the lower the left and right or back and forth, and the lower the posture stability. Means are established, and it is possible to reliably determine postural stability as well.
상기 자세안정도 검지기의 또 다른 적합한 구체예는, 주행기체 또는 대지 작업장치를 조종하기 위한 액추에이터의 작동 또는 조작입력수의 다소를 검출하는 조작빈도 검출기이고, 판별기는, 액추에이터의 작동 또는 조작입력수가 많을수록 자세안정도가 낮다고 판정한다.Another suitable specific example of the posture stability detector is an operation frequency detector for detecting the operation of the actuator for controlling the traveling gas or the earth work device, or a small amount of the operation input number, and the discriminator is characterized by the higher the operation or the operation input number of the actuator. It is judged that postural stability is low.
여기에서는, 조향용 유압실린더나 경운로터리의 승강용 유압실린더인 액추에이터의 작동량(또는 작동속도), 또는 이로 인한 핸들회전량이나 승강레버의 경사량인 조작입력수가 적을수록, 주행기체에 주는 관성의 영향이 작고, 따라서 주행기체의 자세안정도가 높은 것이고, 상기 액추에이터의 작동량(또는 작동속도), 또는 이로 인한 상기 조작입력수가 많을수록, 주행기체에 주는 관성의 영향이 많고, 따라서 주행기체의 자세안정도가 낮은 현상을 이용하여 자세안정도 판별수단이 구축되어 있다.In this case, the less inertia is applied to the traveling body as the operating amount (or operating speed) of the actuator, which is the hydraulic cylinder for steering or lifting of the tiller rotary, or the number of operation inputs, which is the steering wheel rotation or the inclination of the lifting lever. The influence of the vehicle is small, and thus the attitude stability of the traveling body is high, and the greater the amount of operation (or operating speed) of the actuator, or the number of the operation inputs thereby, the greater the influence of inertia on the traveling body, and thus the attitude of the traveling body. The posture stability discriminating means is constructed by using the phenomenon of low stability.
상기 목적의 달성을 위한 본 발명의 제 3의 특징은,The third feature of the present invention for achieving the above object,
상기 각속도센서의 검출치를 적분하여 얻은 적분치를 기준으로 하여 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정을 하는 경사각 보정수단을 보유한 경사각 검출수단이 구비되고, 또한An inclination angle detecting means having an inclination angle correction means for correcting on the basis of the detection value of the inclination sensor on the basis of the integral value obtained by integrating the detection value of the angular velocity sensor;
상기 경사센서의 검출치의 단위시간당 변화량이 없거나 거의 없는 경우, 상기 경사각 보정수단은 상기 적분치의 변화량이 클수록 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 크게 함과 동시에, 상기 적분치의 변화량이 작을수록 상기 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 작게 하고,When there is little or no change amount per unit time of the detection value of the inclination sensor, the inclination angle correction means increases the correction ratio based on the detection value of the inclination sensor as the change amount of the integrating value is larger, and as the change amount of the integrating value is smaller. The correction ratio is reduced based on the detected value of the inclination sensor,
상기 롤링제어수단은, 상기 경사각 검출수단에 의하여 구한 검출경사각이, 미리 설정된 목표 설정각으로 되도록 상기 액추에이터를 작동시키는 것이다.The rolling control means operates the actuator so that the detection inclination angle obtained by the inclination angle detecting means becomes a preset target setting angle.
이 구성에 의하면, 다음과 같은 작용·효과를 얻을 수 있다. 즉, 주행지면의 좌우 방향에서의 실제의 경사는 안정되어 있는데도, 각속도센서의 검출치를 적분하는 것으로 얻을 수 있는 각도가 변화하고 있는 때는, 적분에 의한 오차가 축적되어 있다고 생각되기 때문에, 그 변화량에 따라 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 변화시키는 것에 의하여, 제어 정밀도의 개선이 가능하게 된다.According to this configuration, the following effects and effects can be obtained. That is, even though the actual inclination in the left and right directions of the running surface is stable, when the angle obtained by integrating the detected value of the angular velocity sensor is changed, it is considered that an error due to the integration is accumulated. Accordingly, the control accuracy can be improved by changing the correction ratio based on the detection value of the inclination sensor.
즉, 경사각 보정수단에 의하여, 적분 오차의 축적이 작은 때에는 상기 보정비율을 작게 하여 제어의 응답성을 높이고, 적분 오차의 축적이 큰 때에는 상기 보정비율을 크게 하여 적분 오차의 보정을 강하게 하는 것에 의하여, 실제경사는 안정되어 있는데도 각속도센서에 의한 검출각도가 변화하고 있다고 하는 상태의 경우에도 정밀도가 좋은 롤링제어를 할 수 있게 된다.That is, by the inclination angle correction means, when the accumulation of the integration error is small, the correction ratio is decreased to increase the responsiveness of the control. When the accumulation error is large, the correction ratio is increased to make the integration error stronger. In this case, even when the actual inclination is stable, even when the detection angle by the angular velocity sensor is changing, the rolling control with high precision can be performed.
본 발명의 그 밖의 특징과 이점은, 이하의 도면을 이용한 실시형태의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the description of the embodiments using the following drawings.
(발명의 실시형태)Embodiment of the Invention
- 제 1 실시형태 -First Embodiment
도 1은 작업기의 일례인 농업용 트랙터의 후부를 나타내고 있고, 미션케이스(3)에, 상하 요동가능한 톱링크(1)와 좌우 한 쌍의 로우링크(2)를 통하여, 주행기체(21)에 대하여 롤링가능하게 로터리 경운장치(대지작업장치의 일례)(4)를 연결하고 있다. 미션케이스(3)의 상부에, 유압실린더(5)에 의하여 상하로 요동구동되는 한 쌍의 리프트 암(6)이 구비되고, 한 쌍의 리프트 암(6)과 로우링크(2)가 리프트 로드(7), 및 복동형의 유압실린더(8)를 통하여 연결되어 있다. 19는 좌우 한 쌍의 구동후륜이다.Fig. 1 shows the rear part of the agricultural tractor, which is an example of a working machine, and with respect to the traveling body 21 through a top link 1 and a pair of left and right low links 2 that can swing up and down in the mission case 3. The rotary tillage device (an example of the earth work device) 4 is connected to the rollable device. On the upper part of the mission case 3, a pair of lift arms 6 are oscillated up and down by the hydraulic cylinder 5, and a pair of lift arms 6 and the low link 2 are lift rods. (7) and double-acting hydraulic cylinders (8). 19 is a pair of left and right driving rear wheels.
도 2에 도시하는 바와 같이, 유압실린더(5)에 대한 3 위치 전환식의 제어밸브(16)가 제어장치(22)에 의하여 조작되고, 유압실린더(5) 및 리프트 암(6)에 의하여 로터리 경운장치(4)가 승강구동된다. 유압실린더(8)에 대한 3 위치 전환식의 제어밸브(17)가 제어장치(22)에 의하여 조작되고, 유압실린더(8)의 신축작동에 의하여 로터리 경운장치(4)가, 유압실린더(8)와는 반대측의 로우링크(2)의 연결점 주위로 롤링구동된다.As shown in FIG. 2, the three-position control valve 16 for the hydraulic cylinder 5 is operated by the control device 22, and is rotated by the hydraulic cylinder 5 and the lift arm 6. The tilling device 4 is driven up and down. The three-position control valve 17 with respect to the hydraulic cylinder 8 is operated by the control apparatus 22, and the rotary tiller 4 is operated by the expansion-contraction operation of the hydraulic cylinder 8, and the hydraulic cylinder 8 Is rolled around the connection point of the low link (2) on the opposite side.
이 농업용 트랙터는, 로터리 경운장치(4)를 지면으로부터 설정높이에 유지하고 경운깊이를 설정치에 유지하는 승강제어수단(29), 주행기체(21)에 대한 로터리 경운장치(4)의 높이를 설정위치에 유지하는 포지션 제어수단(30), 및 수평면에 대한 로터리 경운장치(4)의 좌우 방향의 경사각도를 설정각도에 유지하는 롤링제어 수단(24)을 제어장치(22)에 구비하고 있다.The agricultural tractor sets the height of the rotary tillage device 4 with respect to the elevating control means 29 and the traveling gas 21 for maintaining the rotary tiller 4 at the set height from the ground and maintaining the tilling depth at the set value. The control apparatus 22 is equipped with the position control means 30 which hold | maintains in a position, and the rolling control means 24 which hold | maintain the inclination angle of the rotary tillage device 4 with respect to a horizontal plane at a set angle.
도 2 및 도 1에 도시하는 바와 같이, 로터리 경운장치(4)에 상하 요동가능하게 후부 커버(9)가 구비되고, 용수철(18)에 의하여 후부 커버(9)가 하부측에 가압 되고, 로터리 경운장치(4)에 대한 후부 커버(9)의 상하 요동각도를 검출하는 경심센서(10)가 구비되어 있고, 경심센서(10)의 검출치가 제어장치(22)에 입력되어 있다. 이것에 의해 승강제어수단(29)에 의하여, 경심센서(10)의 검출치가, 주행기체(21)에 설치된 다이얼 조작식으로 퍼텐쇼미터 형식의 경심설정기(11)의 설정 경운깊이로 되도록, 제어밸브(16)가 조작되고, 유압실린더(5)에 의하여 로터리 경운장치(4)가 자동적으로 승강구동된다.As shown in FIG. 2 and FIG. 1, the rear cover 9 is provided in the rotary tiller 4 so that it can rock up and down, the back cover 9 is pressed by the spring 18 to the lower side, and a rotary There is provided a light sensor 10 for detecting the up and down rocking angle of the rear cover 9 with respect to the tilling device 4, and the detection value of the light sensor 10 is input to the control device 22. As a result, the lift control means 29 sets the detected value of the light sensor 10 to be the setting till depth of the light potentiometer 11 of the potentiometer type by the dial operation type provided in the traveling gas 21. The control valve 16 is operated, and the rotary tiller 4 is automatically driven up and down by the hydraulic cylinder 5.
도 2 및 도 1에 도시하는 바와 같이, 주행기체(21)에 대한 리프트 암(6)의 상하각도를 검출하는 각도센서(13)가, 리프트 암(6)의 기부에 구비되어 있고, 각도센서(13)의 검출치가 제어장치(22)에 입력되어 있다. 이것에 의해 포지션 제어수단(30)에 의하여, 각도센서(13)의 검출치가 주행기체(21)에 설치된 레버 조작식의 포지션설정기(12)의 목표치로 되도록, 제어밸브(16)가 조작되고, 유압실린더(5)에 의하여 리프트 암(6)이 상하로 요동구동된다.As shown in FIG. 2 and FIG. 1, the angle sensor 13 which detects the up-down angle of the lift arm 6 with respect to the traveling body 21 is provided in the base of the lift arm 6, and the angle sensor The detection value of (13) is input into the control apparatus 22. As shown in FIG. Thereby, the position control means 30 operates the control valve 16 so that the detection value of the angle sensor 13 may become a target value of the lever operation type position setter 12 provided in the traveling body 21. The lift arm 6 swings up and down by the hydraulic cylinder 5.
전술의 승강제어수단(29) 및 포지션제어수단(30)에 있어서, 경심설정기(11)의 설정 경운깊이에 대응하는 각도센서(13)의 검출치와, 포지션설정기(12)의 목표치가 비교되고, 포지션설정기(12)의 목표치의 쪽이 높은 경우, 승강제어수단(29) 및 후술하는 롤링제어수단(24)의 기능이 정지하고(유압실린더(8)가 정지한 상태), 포지션제어수단(30)이 작동한다. 이것에 의해, 포지션설정기(12)의 목표치에 각도센서(13)의 검출치가 일치하도록, 제어밸브(16)가 조작되고, 유압실린더(5)에 의하여 로터리 경운장치(4)가 승강구동된다. 따라서, 포지션설정기(12)를 조작하는 것에 의하여, 경심설정기(11)의 설정 경운깊이에 대응하는 각도센서(13)의 검출치보다도 높은 범위에서, 로터리 경운장치(4)를 주행기체(21)에 대하여 임의의 높이로 승강구동하고 정지시키는 것이 가능하다.In the above-described lifting control means 29 and the position control means 30, the detection value of the angle sensor 13 corresponding to the set tilling depth of the hardness setting device 11 and the target value of the position setting device 12 are In comparison, when the target value of the position setter 12 is higher, the functions of the lift control means 29 and the rolling control means 24 to be described later stop (the hydraulic cylinder 8 is stopped), and the position Control means 30 is activated. Thereby, the control valve 16 is operated so that the detection value of the angle sensor 13 may match with the target value of the position setter 12, and the rotary tiller 4 is driven up and down by the hydraulic cylinder 5. As shown in FIG. . Therefore, by operating the position setter 12, the rotary tiller 4 is moved to the traveling body (within a range higher than the detected value of the angle sensor 13 corresponding to the set tilling depth of the hardened setter 11). It is possible to drive and stop at any height relative to 21).
다음에 포지션설정기(12)를 하강측으로 조작하고, 포지션설정기(12)의 목표치가, 경심설정기(11)의 설정 경운깊이에 대응하는 각도센서(13)의 검출치에 일치한다면(또는 낮게 된다면), 포지션 제어수단(30)이 정지하고, 승강제어수단(29) 및 롤링제어기능이 작동한다. 이것에 의해, 승강제어수단(29)에 의하여 경심센서(10)의 검출치가 경심설정기(11)의 설정 경운깊이로 되도록, 제어밸브(16)가 조작되고, 유압실린더(5)에 의하여 로터리 경운장치(4)가 자동적으로 승강구동된다. 후술하는 바와 같이 롤링제어수단(24)에 의하여, 수평면에 대하여 좌우 방향으로 경사( 또는 수평면에 평행)한 설정각도에, 수평면에 대한 로터리 경운장치(4)의 좌우 방향의 경사각도가 유지되도록, 제어밸브(17)가 조작되어, 유압실린더(8)에 의하여 로터리 경운장치(4)가 롤링구동된다.Next, if the position setter 12 is operated to the lower side, and the target value of the position setter 12 matches the detected value of the angle sensor 13 corresponding to the set tilling depth of the diameter setter 11 (or If lower), the position control means 30 is stopped, and the lift control means 29 and the rolling control function are activated. Thereby, the control valve 16 is operated by the lifting control means 29 so that the detection value of the light weight sensor 10 becomes the set tilling depth of the light weight setter 11, and the hydraulic cylinder 5 rotates. The tilling device 4 is automatically driven up and down. As described later, the rolling control means 24 maintains the inclination angle in the left and right directions of the rotary tiller 4 with respect to the horizontal plane at the set angle inclined (or parallel to the horizontal plane) with respect to the horizontal plane. The control valve 17 is operated so that the rotary tiller 4 is rolled by the hydraulic cylinder 8.
도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 이 농업용 트랙터로는, 수평면에 대하여 좌우 방향으로 경사(또는 수평면에 평행)한 설정각도에, 수평면에 대한 로터리 경운장치(4)의 좌우 방향의 경사각도가 유지되도록, 로터리 경운장치(4)를 롤링구동하는 롤링제어수단(24)를 갖추고 있다. 로터리 경운장치(4)의 좌우 방향의 설정각도를 설정한 다이얼식의 경사설정기(20)를 갖추고 있고, 이것은 수평 위치에서 우측 아래측 및 좌측 아래측에, 임의로 또한 연속적으로 설정각도를 설정 및 변경하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, FIG. 2, this agricultural tractor has the angle of inclination of the rotary tillage device 4 with respect to a horizontal surface at the setting angle which inclined (or parallel with a horizontal surface) with respect to a horizontal plane. The rolling control means 24 which roll-drives the rotary tillage device 4 is provided so that it may be maintained. The rotary tiller 4 is provided with a dial-type inclination setter 20 which sets the set angle in the left and right directions, which sets and sets the set angle arbitrarily and continuously on the lower right side and the lower left side in the horizontal position. It is configured to be able to change.
즉, 주행기체(21)의 좌우 경사각도를 검출하는 중추식의 경사센서(15)와, 주행기체(21)의 좌우 경사방향의 각속도를 검출하는 진동 자이로스코프식의 각속도센서(23)와, 유압실린더(8)의 작동위치를 검출하는 스트로크센서(14)를 갖추고 있고, 롤링실린더(8)의 작동위치에 의하여 기체(21)에 대한 로터리 경운장치(4)의 좌우 경사각도가 검출할 수 있기 때문에, 경사센서(15)와 각속도센서(23)의 쌍방의 검출치에 기초하여, 로터리 경운장치(4)의 좌우 방향자세가 경사설정기(20)에 의한 설정각도에 유지되도록 유압실린더(8)를 작동시키는 롤링제어수단(24)을 제어장치(22)에 설치하고 있다.That is, the central tilt sensor 15 for detecting the left and right tilt angles of the traveling body 21, the oscillating gyroscope angular velocity sensor 23 for detecting the angular velocity in the left and right tilting directions of the traveling body 21, A stroke sensor 14 for detecting the operating position of the hydraulic cylinder 8 is provided, and the left and right inclination angles of the rotary tiller 4 with respect to the base body 21 can be detected by the operating position of the rolling cylinder 8. Therefore, based on the detected values of both the inclination sensor 15 and the angular velocity sensor 23, the hydraulic cylinder (eg, the left and right orientation posture of the rotary tiller 4 is maintained at the set angle by the inclination setter 20). The rolling control means 24 which operates 8) is provided in the control apparatus 22. As shown in FIG.
그리고, 경사각 검출수단(28)의 중핵 요소로서, 온도 등의 제조건에 의하여 드리프트하는 각속도센서(23)의 기준전압을 시간경과에 수반하여 갱신하고 보정하는 제 1 오차보상(G1)으로서의 센서영점보정수단(26)과, 후에 상세하게 설명하는 제 2 오차보상(G2)으로서의 제 2 경사각 보정수단(25)이 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 그 양쪽에서 제어장치(22)에 구축되어 있다. 이 센서영점보정수단(26)은, 각속도센서(23)에 의하여 검출된 표본추출 출력치의 복수의 표본추출 출력치에 기초하여 연산처리된 평균치를 기준전압(영점)으로 한다.Then, as the core element of the inclination angle detecting means 28, the sensor zero point as the first error compensation G1 for updating and correcting the reference voltage of the angular velocity sensor 23 drift due to conditions such as temperature and the like with time. The correction means 26 and the second inclination angle correction means 25 as the second error compensation G2 described later in detail are built in the control device 22 in hardware or software or both. The sensor zero correction means 26 sets an average value calculated on the basis of a plurality of sampling output values of the sampling output values detected by the angular velocity sensor 23 as the reference voltage (zero).
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 후륜(19)(도 1 참조)과 전륜(31)으로의 전동축(32)의 회전수를 검출하고, 주행기체(21)의 주행속도를 검출하는 차속센서(27)가 구비되고, 이 자세안정도 검지기(100)로서의 차속센서(27)와, 이것의 검출정보를 처리하는 판별기(34)에 의하여 자세안정도 판별수단이 구성되어 있다. 즉, 주행속도가 빠를수록 주행기체(21)의 자세안정도가 낮고, 주행속도가 느릴수록 주행기체(21)의 자세안정도가 높다고 판단되게 되어 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the vehicle speed for detecting the rotation speed of the electric shaft 32 to the rear wheels 19 (see FIG. 1) and the front wheels 31, and for detecting the traveling speed of the traveling body 21. A sensor 27 is provided, and the attitude stability discrimination means is comprised by the vehicle speed sensor 27 as this attitude stability detector 100, and the discriminator 34 which processes this detection information. That is, the higher the traveling speed, the lower the posture stability of the traveling body 21, and the slower the traveling speed, the higher the posture stability of the traveling body 21 is determined.
영점보정수단(26)은, 주행기체(21)의 자세안정도의 고저를 판별하는 자세안정도 판별수단으로부터의 신호에 기초하여, 주행기체(21)의 자세안정도가 높을수록 연산처리에 이용하는 표본추출 출력치의 수를 적게 설정하고, 주행기체(21)의 자세안정도가 낮을수록 연산 처리에 이용하는 표본추출 출력치의 수를 많이 설정하는 기능을 갖고 있다.The zero correction means 26 outputs a sampling output for use in arithmetic processing as the posture stability of the traveling body 21 is higher based on a signal from the posture stability determining means for determining the elevation of the posture stability of the traveling body 21. The number of teeth is set smaller, and the lower the attitude stability of the traveling body 21, the more the number of sampling output values to be used for arithmetic processing is set.
도 3에, 경사각도 검출수단(28)의 블록도가 도시되어 있다. 도 3에 있어서, 제 1 오차보상(G1)으로서 기능하는 영점보정수단(26)은, 평균 간격내로 발생하는 노이즈를 완전하게 제거하기 위해 일정간격 평균처리와, 적응 LPF(로우패스필터)처리를 한다. 일정간격 평균처리는 평균연산처리수단(26a)에서 행해지고, 적응 LPF(로우패스필터)처리는 로우패스필터(26b)로 행해진다.3, a block diagram of the inclination angle detecting means 28 is shown. In Fig. 3, the zero point correction means 26 functioning as the first error compensation G1 performs a constant interval averaging process and an adaptive LPF (low pass filter) process to completely remove the noise generated within the average interval. do. The constant interval average processing is performed by the average calculation processing means 26a, and the adaptive LPF (low pass filter) processing is performed by the low pass filter 26b.
여기에서, 일정간격 평균처리는, 1000Hz로 표본추출한 10msec 분량의 데이터(10개)를 덧셈하여, 데이터열(a)로 한다. 그리고, 1sec마다 데이터열(a)의 평균을 계산하고, 데이터열(b)로 한다.Here, the constant interval averaging process adds 10 pieces of data of 10 msec sampled at 1000 Hz to form a data string a. Then, the average of the data string a is calculated every 1 sec, and the data string b is obtained.
적응LPF(로우패스필터)처리는, 상기 평균처리시마다 이하의 처리로 기준 전압을 갱신하고, 충분히 평활화한 기준전압을 영점으로 하여 출력한다.The adaptive LPF (low pass filter) processing updates the reference voltage with the following processing every time the above average processing, and outputs the reference voltage smoothed smoothly to zero.
신 기준전압 = (1초간의 평균치×α+구 기준전압×β)÷(α+β)New reference voltage = (mean value for 1 second × α + old reference voltage × β) ÷ (α + β)
여기에서는, 이 α와 β의 값은 일정치, 즉 α=l, β=199로 하고 있지만, 전술한 자세안정도 판별수단을 구성하는 판별기(34)로부터의 신호에 따라 변경조정하는 실시형태를 채용하는 것도 가능하다. α가 크지면 영점변동으로의 추종성이향상되고, α가 작아지면 외란 등에 의하여 오차가 작아지고 보정연산의 정확성이 향상된다. 즉, 판별기(34)로부터의 신호에 기초하여, 주행기체의 자세안정도가 높을수록 로우패스필터(26b)의 차단주파수가 높게 설정되고, 주행기체의 자세안정도가 낮을수록 상기 로우패스필터의 차단주파수가 낮게 설정된다. 또한, 선회중이나 큰 경사변화시에는 처리를 중단하고, 잘못된 기준전압을 계산하지 않도록 하는 것도 바람직하다.Here, the values of α and β are constant values, i.e., alpha = i and beta = 199, but the embodiment of changing and adjusting in accordance with the signal from the discriminator 34 constituting the above-described attitude stability discriminating means is described. It is also possible to adopt. If α is large, the followability to zero variation is improved, and if α is small, the error is reduced due to disturbance or the like, and the accuracy of the correction operation is improved. That is, based on the signal from the discriminator 34, the higher the posture stability of the traveling gas is set, the higher the cutoff frequency of the low pass filter 26b is set, and the lower the posture stability of the traveling gas is, the more the shutoff of the low pass filter is blocked. The frequency is set low. It is also preferable to stop the processing and not to calculate the wrong reference voltage during turning or during a large gradient change.
제 1 오차보상(G1) 즉 영점보정수단(26)으로 모든 오차를 제거하는 것은 가능하지 않고, 또한 센서의 직선성에도 오차가 있고, 적분처리에 의한 오차의 축적을 없애는 것은 가능하지 않다.It is not possible to eliminate all errors by the first error compensation G1, that is, the zero correction means 26, and there is an error in the linearity of the sensor, and it is not possible to eliminate the accumulation of errors by the integration process.
그래서, 일단 축적된 오차를 제거하기 위해, 적분처리수단(25a)과 보정제어수단(25b)으로 된 경사각 보정수단(25)이 영점보정수단(26)의 후단에 준비되어 있다. 보정제어수단(25b)은, 경사설정기(20)에서 설정된 목표경사각(θ)에 경사센서(15)에 의한 검출경사각(θr)과의 편차를 피드백하는 제 2 오차보상(G2)를 한다. 여기에서, 피드백 계수(즉, 경사센서(15)의 검출치에 기초한 보정비율)(K2)를 충분히 작게 설정하는 것이 가능하면, 기체 정지시에 θ=θr로 되고 경사센서(15)와 동등의 절대정밀도가 확보되고, 경사변화시에는 좌우로 흔들림의 영향을 받지 않는 응답성이 좋은 경사각도를 출력할 수 있다. 역으로 피드백계수(K2)가 큰다면, θr의 보상이 효과가 지나쳐서 경사센서(15)의 출력치로 바뀌지 않게 되어 버린다.Thus, in order to eliminate the error accumulated once, the inclination angle correction means 25 composed of the integral processing means 25a and the correction control means 25b is prepared at the rear end of the zero correction means 26. The correction control means 25b performs second error compensation G2 which feeds back the deviation from the detection inclination angle? R by the inclination sensor 15 to the target inclination angle? Set by the inclination setter 20. Here, if it is possible to set the feedback coefficient (i.e., the correction ratio based on the detection value of the inclination sensor 15) K2 sufficiently small, then θ = θr at the time of stopping of the aircraft and is equivalent to the inclination sensor 15. Absolute precision is secured, and when the slope is changed, it is possible to output a tilt angle with good responsiveness, which is not affected by shaking from side to side. On the contrary, if the feedback coefficient K2 is large, the compensation of θ r will not be changed to the output value of the inclination sensor 15 because the effect is excessive.
여기에서 피드백계수(K2)는 축적되는 오차에 따라 설정할 필요가 있기 때문에, 정밀도가 좋은 자이로센서를 이용할수록, 제 1 오차보상(G1)을 궁리할수록 작게 할 수 있다. 전술의 처리에서는, 0.5%정도로 오차를 제거할 수 있고, 필요성능을 충족시키기에 충분이 작은 값이다. 그러나, 온도변화가 심한 조건이나, 보다 염가의 자이로센서를 이용하는 경우, 더욱 크게 할 필요가 있고, 그것에 의한 성능열화가 어느 정도로 되는지 평가할 필요가 있다.Since the feedback coefficient K2 needs to be set according to the accumulated error, the higher the accuracy of the gyro sensor is used, the smaller the first error compensation G1 can be. In the above-described processing, the error can be eliminated at about 0.5%, and the value is small enough to satisfy the required capability. However, when the temperature is severely changed or when a cheaper gyro sensor is used, it is necessary to make it larger, and it is necessary to evaluate how much the performance deterioration is caused by it.
그래서, 보정제어수단(25b)은, 상황에 따라 피드백계수(K2)를 가변으로 하도록 구성되어 있다. 즉, 보정제어수단(25b)은, 주행기체(21)의 상태안정도가 낮을수록 피드백계수(K2)를 크게 하고, 주행기체(21)의 상태안정도가 높을수록 피드백계수(K2)를 작게 하도록 기능한다. 상태안정도의 고저를 판단하는 상태안정도 판별수단은, 상태안정도 검지기(200)와 이 상태안정도 검지기(200)에 의하여 얻은 상태안정도를 판별하는 판별기(34)에 의하여 구성되지만, 이 실시형태에서는, 상태안정도 검지기(200)는 각속도센서(23)의 온도를 검출하는 온도센서(36)이다. 따라서, 보정제어수단(25b)는, 각속도센서(23)의 온도변화가 클수록 피드백계수(K2)를 크게 하고, 각속도센서의 온도변화가 작을수록 피드백계수(K2)를 작게 하는 것으로 구성되어 있다. 온도센서(36)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 각속도센서(23)에 부대되도록 배치하는 것이 바람직하지만, 조금 분리된 위치나 미션케이스(3)에 설치하도록 하여도 좋다.Thus, the correction control means 25b is configured to vary the feedback coefficient K2 in accordance with the situation. That is, the correction control means 25b functions to increase the feedback coefficient K2 as the state stability of the traveling gas 21 is low, and to decrease the feedback coefficient K2 as the state stability of the traveling gas 21 is high. do. The state stability judging means for judging the height of the state stability is constituted by the state stability detector 200 and the discriminator 34 for judging the state stability obtained by the state stability detector 200. In this embodiment, The state stability detector 200 is a temperature sensor 36 for detecting the temperature of the angular velocity sensor 23. Therefore, the correction control means 25b is configured to increase the feedback coefficient K2 as the temperature change of the angular velocity sensor 23 increases, and to decrease the feedback coefficient K2 as the temperature change of the angular velocity sensor is small. Although the temperature sensor 36 is preferably arranged to accompany the angular velocity sensor 23 as shown in FIG. 2, the temperature sensor 36 may be provided in a slightly separated position or in the mission case 3.
각속도센서(23)는 미션케이스(3)의 바로 옆에 배치되어 있고, 미션케이스(3)의 온도변화에 의한 분위기 온도의 영향을 받기 쉽다. 미션케이스(3)의 온도는 엔진온도에 좌우되기 때문에, 엔진시동 직후와 엔진이 충분히 난기운전된 후에는, 각속도센서(23)의 온도가 명확하게 다르고, 그것에 의하여 영점이 드리프트 한다(즉, 기준치가 변동한다). 또한, 엔진 이외에도, 계절, 날씨, 지역, 지리 등의 각종 조건에 의하여, 각속도센서(23)의 분위기온도(주행기체(21) 또는 작업장치(4)의 상태안정도의 일례)가 다르기 때문에, 그 변화에 수반하여 피드백계수(K2)를 변경하는 것이다.The angular velocity sensor 23 is disposed right next to the mission case 3, and is easily affected by the ambient temperature due to the temperature change of the mission case 3. Since the temperature of the mission case 3 depends on the engine temperature, the temperature of the angular velocity sensor 23 is clearly different immediately after the engine starts and after the engine is sufficiently warmed up, whereby the zero point drifts (that is, the reference value). Fluctuates). In addition to the engine, the ambient temperature (an example of the stability of the running gas 21 or the work device 4) of the angular velocity sensor 23 is different depending on various conditions such as season, weather, region, and geography. In response to the change, the feedback coefficient K2 is changed.
참고로서, 도 4와 도 5에, 트랙터의 경사가 변화하는 때의 각각의 센서(15, 23)의 검출작동 테스트 결과를 도시한다.4 and 5 show detection test results of the sensors 15 and 23 when the inclination of the tractor changes.
도 4에 의하면, 주행기체의 경사변화에 대하여, 각속도센서(23)의 연산에 의한 출력은 대부분 시간지연되지 않고 변화하고 있는 것에 대하여, 경사센서(15)는, 0.5초 정도의 시간지연을 수반하여 변화하고 있고, 또한, 경사가 정의 방향으로 변화를 개시하는 때, 및 부의 방향으로 변화를 개시하는 때에는 관성에 의하여 일시적으로 역방향의 움직임으로서 검출하고 있는 것을 이해할 수 있다. 또한, 도 4와 도 5에 있어서, v는 주행기체(21)의 좌우 경사각, y는 각속도센서의 연산에 의한 출력, z는 경사센서출력이다.According to Fig. 4, in response to the change in the inclination of the traveling gas, the output by the calculation of the angular velocity sensor 23 is mostly changed without time delay, whereas the inclination sensor 15 has a time delay of about 0.5 seconds. It is understood that when the inclination starts to change in the positive direction and when the inclination starts to change in the positive direction and when the change starts in the negative direction, the inertia is temporarily detected as the reverse movement. 4 and 5, v is the left and right tilt angles of the traveling gas 21, y is the output by calculation of the angular velocity sensor, and z is the tilt sensor output.
도 5는, 도 4의 경우보다도 경사변화가 빠른 예이고, 0.5초간에 약 2도 변화하는 때의 경사센서(15)와 각속도센서(23)의 연산에 의한 출력의 변화특성을 나타낸 것이다. 이것에 의하면, 경사센서(15)는, 하강 및 상승 개시시에 약 1도 역방향으로 출력해버림과 동시에, 승강 정지시에도 오버슛하고 있다. 이것에 대하여 각속도센서(23)의 연산에 의한 출력은, 역시 주행기체의 경사변화에 추종하고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 경사센서의 출력을 기초로 하는 것보다도 각속도센서의 출력을 기초로 제어하는 쪽이 응답성에서도 정밀도에서도 우수한 것은 분명하다.Fig. 5 shows an example in which the change of the inclination is quicker than that in Fig. 4, and shows the change characteristic of the output by the calculation of the inclination sensor 15 and the angular velocity sensor 23 when the change of about 2 degrees occurs for 0.5 second. According to this, the inclination sensor 15 outputs about 1 degree in the reverse direction at the start of lowering and raising, and overshoots also at the time of lifting stopping. On the other hand, it turns out that the output by the calculation of the angular speed sensor 23 is also following the inclination change of the traveling gas. In this way, it is clear that the control based on the output of the angular velocity sensor is superior in the response and the accuracy than the output of the inclination sensor.
- 제 2 실시형태 -Second Embodiment
제 1 실시형태의 것과 다른 점에 대하여 설명한다. 여기에서는, 보정제어수단(25b)의 피드백계수(K2)를 변경하기 위해, 도 6에 도시하는 바와 같이, 주행기체(21)(또는 대지작업장치(4))의 자세안정도의 고저를 판별하는 자세판별수단을 구축하고 있다. 그리고, 보정제어수단(25b)은, 주행기체(21)(또는 대지작업장치(4))의 자세안정도가 낮을수록 피드백계수(K2)를 크게 하고, 주행기체(21)(또는 대지작업장치(4))의 자세안정도가 높을수록 피드백계수(K2)를 작게 하도록 구성되어 있다. 그 때, 자세판별수단은, 자세안정도검지기(100)로서의 각속도센서(23)와 이 각속도센서(23)에 의하여 얻은 신호로부터 자세안정도의 레벨을 판별하는 판별기(34)에 의하여 구성되어 있다. 보정제어수단(25b)는, 각속도센서(23)의 출력치가 클수록 피드백계수(K2)를 크게 하고, 각속도센서(23)의 출력치가 작을수록 피드백계수(K2)를 작게 하는 것이다.The difference from the thing of 1st Embodiment is demonstrated. Here, in order to change the feedback coefficient K2 of the correction control means 25b, as shown in FIG. 6, the height of the posture stability of the traveling body 21 (or the earth work device 4) is determined. Attitude building means are being established. Then, the correction control means 25b increases the feedback coefficient K2 as the posture stability of the traveling body 21 (or the ground work device 4) is low, and increases the traveling body 21 (or the ground work device ( 4)), the higher the posture stability, the smaller the feedback coefficient (K2). At that time, the posture discrimination means is constituted by the angular velocity sensor 23 as the posture stability detector 100 and the discriminator 34 which discriminates the level of the posture stability from the signal obtained by the angular velocity sensor 23. The correction control means 25b increases the feedback coefficient K2 as the output value of the angular velocity sensor 23 increases, and decreases the feedback coefficient K2 as the output value of the angular velocity sensor 23 decreases.
- 제 3 실시형태 -Third Embodiment
이것은 도 7에 도시하는 실시형태이고, 보정제어수단(25b)은, 경사센서(15)에 의한 검출치의 단위시간당 변화량이 없거나 거의 없는 경우에, 각속도센서(23)의 검출치를 적분하여 얻은 적분치의 변화량이 클수록 피드백계수(K2)를 크게 하고, 각속도센서(23)의 검출치를 적분하여 얻은 적분치의 변화량이 작을수록 피드백계수(K2)를 작게 한다. 경사센서(15)에 의한 검출치의 단위시간당 변화량이 없거나 거의 없는 것은 판별기(33)에 의하여 판정된다. 즉, 경사센서(15)의 검출치가 소정의 소수 이하인지 아닌지를 판단하고, 소정의 소수 이하인 때에는 보정제어수단(25b)을 작동시키는 것이다.This is the embodiment shown in FIG. 7, and the correction control means 25b is the integral value obtained by integrating the detection value of the angular velocity sensor 23 when there is little or no change per unit time of the detection value by the inclination sensor 15. The larger the amount of change, the larger the feedback coefficient K2, and the smaller the amount of change of the integral obtained by integrating the detected value of the angular velocity sensor 23, the smaller the feedback coefficient K2. It is determined by the discriminator 33 that there is little or no change amount per unit time of the detection value by the inclination sensor 15. That is, it is determined whether or not the detected value of the inclination sensor 15 is equal to or less than a predetermined fraction, and when it is equal to or less than the predetermined fraction, the correction control means 25b is operated.
[변형예][Modification]
자세안정도 판별수단을 구성하는 자세안정도 검지기(100)나 상태안정도판별수단을 구성하는 상태안정도 검지기(200)는 여러가지 변형예를 생각할 수 있는 바, 이하에 열거 한다.The posture stability detector 100 constituting the posture stability determining means and the state stability detector 200 constituting the state stability discriminating means can be considered various modifications, and are listed below.
《1》도 8에 도시하는 바와 같이, 상태안정도검지기(200)가, 메인스위치(35)가 ON 된 때로부터의 경과시간을 검출하는 타이머(시간계측수단의 일례)(37)에 의하여 구성된다. 보정제어수단(25b)은, 메인스위치(35)의 ON으로부터의 시간이 짧을수록 피드백계수(K2)를 크게 하고, 메인스위치(35)의 ON으로부터의 시간이 길수록 피드백계수(K2)를 작게 하도록 구성된다. 상태안정도 검지기(200)로서는, 엔진 회전수나 작업부하를 검출하여 행하는 것, 또는, 작업의 상태나 종류에 의한 유추를 행하는 것에 의하여 구성하는 것도 가능하다.&Quot; 1 " As shown in Fig. 8, the state stability detector 200 is constituted by a timer (an example of time measuring means) 37 for detecting an elapsed time from when the main switch 35 is turned on. . The correction control means 25b increases the feedback coefficient K2 as the time from the ON of the main switch 35 is short, and decreases the feedback coefficient K2 as the time from the ON of the main switch 35 is longer. It is composed. The state stability detector 200 may be configured by detecting and performing an engine speed or a workload, or inferring by the state or type of work.
《2》도 9에 도시하는 바와 같이, 자세안정도 검지기(100)가 경사센서(15)에 의하여 구성되어 있다. 보정제어수단(25b)은, 경사센서(15)의 출력치가 클수록 피드백계수(K2)를 크게 하고, 경사센서(T)의 출력치가 작을수록 피드백계수(K2)를 작게 하도록 구성된다.<< 2 >> As shown in FIG. 9, the posture stability detector 100 is comprised by the inclination sensor 15. As shown in FIG. The correction control means 25b is configured to increase the feedback coefficient K2 as the output value of the inclination sensor 15 is larger, and to decrease the feedback coefficient K2 as the output value of the inclination sensor T is smaller.
《3》도 10에 도시하는 바와 같이, 자세안정도 검지기(100)가, 주행기체(21)의 주행속도를 검출하는 차속센서(27)에 의하여 구성되어 있다.보정제어수단(25b)은 주행속도가 빠를수록 피드백계수(K2)를 크게 하고, 주행속도가 느릴수록 피드백계수(K2)를 작게 하도록 구성된다.&Quot; 3 " As shown in Fig. 10, the posture stability detector 100 is constituted by a vehicle speed sensor 27 that detects the traveling speed of the traveling body 21. The correction control means 25b includes a traveling speed. The faster it is, the larger the feedback coefficient K2, and the slower the driving speed, the smaller the feedback coefficient K2.
《4》도 11에 도시하는 바와 같이, 자세안정도 검지기(100)가, 대지작업장치(4)를 승강이동하기 위한 승강용 유압실린더(액추에이터의 일례)(5)의 작동량을 검출하는 각도센서(조작빈도 검출수단(S)의 일례)(13)에 의하여 구성되어 있다. 보정제어수단(25b)은, 승강용 유압실린더(5)의 작동량이 많을수록 피드백계수(K2)를 크게 하고, 승강용 유압실린더(5)의 작동량이 적을수록 피드백계수(K2)를 작게 하도록 구성된다.&Quot; 4 " As shown in Fig. 11, the posture stability detector 100 detects an operating amount of the lifting hydraulic cylinder (an example of actuator) 5 for lifting and lowering the earth work device 4. (An example of the operation frequency detection means S) 13 is comprised. The correction control means 25b is configured to increase the feedback coefficient K2 as the operating amount of the lifting hydraulic cylinder 5 increases, and to decrease the feedback coefficient K2 as the operating amount of the lifting hydraulic cylinder 5 decreases. .
《기타》대지작업장치(4) 또는 주행기체(21)의 자세안정도의 고저를 판별하는 자세안정도 검지기(100)의 다른 예로서는, 대지작업장치(4) 또는 기체(21)의 전후 경사를 검출하는 피칭센서나, 피칭에 관한 각속도센서, 대지작업장치(4) 또는 기체(21)의 상하방향 이동에 관한 가속도센서, 가속레버 또는 페달의 조작량, 변속 단수(위치)의 고저를 검출하는 센서 등, 여러가지의 것이 생각된다.<< Other >> As another example of the posture stability detector 100 which determines the height of the posture stability of the ground work apparatus 4 or the traveling body 21, the front and rear inclinations of the ground work apparatus 4 or the base body 21 are detected. A pitching sensor, an angular velocity sensor relating to pitching, an acceleration sensor relating to the up and down movement of the earth work device 4 or the aircraft 21, a sensor for detecting an operation amount of an acceleration lever or a pedal, and the height of a gear shift position (position), etc. Various things are considered.
상술한 실시형태의 설명으로는, 주행기체측에 경사센서(15)와 각속도센서(23)를 배치하고 있지만, 대지작업장치(4)측에, 경사센서(15)와 각속도센서(23)를 배치하도록 하여도 좋다. 또한, 본 발명을 이용할 수 있는 대지작업장치(4)로서는, 경운장치외, 묘식부장치, 직파장치, 휴작성(畦作成)장치, 정지장치등, 여러가지의 것을 들 수 있다.Although the inclination sensor 15 and the angular velocity sensor 23 are arrange | positioned at the traveling body side in the description of the above-mentioned embodiment, the inclination sensor 15 and the angular velocity sensor 23 are arranged on the land work apparatus 4 side. It may be arranged. Moreover, as the earth work apparatus 4 which can use this invention, various things, such as a seeding apparatus, a seeding apparatus, a wave directing device, a resting apparatus, a stop apparatus, etc. can be mentioned.
상기와 같은 구성에 의하면, 2 종류의 센서의 종합판단에 의해 검출정밀도를개선하는 것이 가능하다. 그리고 주행기체 또는 작업장치의 자세안정도의 고저 여하에 구애받지 않고 정밀도가 좋은 롤링제어를 할 수 있게 된다.According to the above structure, the detection accuracy can be improved by comprehensive determination of two types of sensors. In addition, high-precision rolling control can be performed regardless of the high and low posture stability of the traveling body or work device.
또한, 주행지면의 좌우 방향에서의 실제의 경사는 안정되어 있는데도, 각속도센서의 검출치를 적분하는 것으로 얻을 수 있는 각도가 변화하고 있는 때는, 적분에 의한 오차가 축적되어 있다고 생각되기 때문에, 그 변화량에 따라 경사센서의 검출치에 기초하여 보정비율을 변화시키는 것에 의하여, 제어 정밀도의 개선이 가능하게 된다.In addition, even though the actual inclination in the left and right directions of the traveling surface is stable, when the angle obtained by integrating the detected value of the angular velocity sensor is changed, it is considered that an error due to the integration has accumulated, Accordingly, the control accuracy can be improved by changing the correction ratio based on the detection value of the inclination sensor.
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