FR2665199A1 - Systeme de commande a logique souple pour excavatrice hydraulique et excavatrice equipee de ce systeme. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un système de commande de coupe du sol pour une excavatrice hydraulique ayant un godet pivotant relié à l'une des extrémités d'un bras, dont l'autre extrémité est reliée de manière pivotante à une extrémité d'une flèche ayant son autre extrémité montée de manière pivotante sur un véhicule autopropulsé. Des vérins hydrauliques (34, 36, 38) sont utilisés pour faire pivoter la flèche (22) par rapport au véhicule (12), le bras (24) par rapport à la flèche (22) et le godet (26) par rapport au bras (24). Pendant chaque coupe, la vitesse du godet par rapport au bras et la vitesse du bras par rapport à la flèche sont détectées et prises en compte par un groupe de règles de commande à logique souple pour obtenir des valeurs de commande pour actionner les vérins (34, 36, 38) de la flèche, du bras et du godet. Les règles de commande à logique souple sont déterminées et utilisées de façon à permettre à la machine d'effectuer une coupe automatique adaptée à la dureté ou à d'autres caractéristiques du sol. Utilisation: excavatrices, machines de chantier.
Description
i
SYSTEME DE COMMANDE A LOGIQUE SOUPLE POUR EXCAVATRICE
HYDRAULIQUE ET EXCAVATRICE EQUIPEE DE CE SYSTEME
La présente invention concerne un système de commande automatique de l'opération de coupe d'une excavatrice ayant une flèche dont l'une des extrémités est couplée de manière pivotante à un véhicule, un bras relié de manière pivotante par une de ses extrémités à l'autre extrémité de la flèche, un godet ayant une base et une extrémité coupante et relié de manière pivotante par la base à l'autre extrémité du bras, des moyens d'actionnement de la flèche permettant de faire pivoter la flèche par rapport au véhicule, des moyens d'actionnement du bras permettant de faire pivoter le bras par rapport à la flèche et des moyens d'actionnement du godet permettant de faire pivoter le
godet par rapport au bras.
Elle concerne également une excavatrice équipée de ce système.
L'excavatrice hydraulique peut être considérée comme une combinaison d' un véhicule autopropulsé et d'une partie frontale rattachée à ce véhicule Le véhicule lui-même se compose d'un châssis à chenilles sur lequel un bâti comprenant la cabine de l'opérateur est monté de manière pivotante La partie frontale comporte une flèche supportée par le véhicule par l'intermédiaire de la liaison de commande d'un godet La liaison de commande du godet comprend une flèche, pivotant par l'une de ses extrémités sur le véhicule, et un bras relié de manière pivotante par une de ses extrémités à la flèche et par l'autre extrémité au godet Des pistons hydrauliques ou vérins sont agencés pour faire pivoter la flèche par rapport au véhicule, le bras par rapport à la flèche et le godet par rapport au bras Des moteurs hydrauliques sont utilisés pour déplacer le véhicule et faire tourner
le bâti par rapport au châssis.
Jusqu'à l'avènement récent des systèmes de commande électroniques, la commande d'excavatrices hydrauliques du type décrit ci-dessus a longtemps été purement manuelle L'opérateur avait à manipuler un grand nombres de leviers dans sa cabine Cependant, lorsque le manque d'ouvriers qualifiés devint de plus en plus sérieux dans
l'industrie de la construction, la demande pour une plus grande faci-
lité de maniement des machines de terrassement se fit de plus en plus grande C' est pourquoi des systèmes de commande électroniques ont été développés et introduits dans les machines pour automatiser les
opérations de coupe.
Comme cela a été suggéré précédemment et mis en pratique, le système de commande typique pour des excavatrices hydrauliques comportait des détecteurs pour assurer les positions angulaires du bâti supérieur du véhicule par rapport au châssis, de la flèche par rapport au bâti, du bras par rapport à la flèche et du godet par rapport au bras Les signaux de sortie de ces détecteurs étaient envoyés à un système de calcul de la position du godet qui alors déterminait géométriquement l'emplacement actuel de 1 ' extrémité et la position du godet L' emplacement de l'extrémité et la position du godet étaient introduits dans un système de commande Comme les positions souhaitées de début et de fin d' une coupe à effectuer étaient introduites manuellement dans le système de commande, les vérins et moteurs hydrauliques devaient être commandés de manière à ce que le godet effectue la coupe le long du tracé souhaité, qui pouvait être rectiligne ou courbe L'opérateur était libre de choisir
entre les modes de coupe manuel ou automatique.
Bien que les systèmes de l'art antérieur donnaient satisfaction dans les opérations de coupe automatiques, cela n'était pas satisfaisant quant à l'uniformité et à l'inflexibilité du déplacement du godet face aux différents types de sols à couper N'importe quel ouvrier qualifié peut "sentir" les propriétés du sol (dureté, viscosité etc) lorsque le godet le coupe En conséquence, il manipule les leviers d'une manière
qu'il sait empiriquement être la mieux adaptée à un type de sol parti-
culier pour la coupe la plus efficace et demandant le moins d'énergie.
De plus, dans les systèmes de l'art antérieur, les déplacements du godet étaient commandés de manière à suivre un tracé prédéterminé sans tenir compte de la nature du sol à couper De ce fait, aucune opération efficace de coupe ne pouvait être possiblement attendue
avec les systèmes de commande conventionnels.
La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en
offrant une application de la logique souple à la commande automa-
tique d' une excavatrice hydraulique, en introduisant les connais- sances empiriques d'opérateurs expérimentés dans le système de
commande à logique souple afin que l'excavatrice puisse réaliser auto-
matiquement des coupes aussi efficaces sous la commande d'opérateurs non qualifiés que lorsque la machine est manipulée par des opérateurs
qualifiés.
Le système selon l'invention est caractérisé en ce qu'il permet (a) de vérifier la position courante de l'extrémité coupante du godet; (b) d'amener par l'intermédiaire des moyens d'actionnement de la flèche, des moyens d'actionnement du bras et des moyens d'actionnement du godet l' extrémité coupante du godet dans une position de départ déterminée pour effectuer une coupe; (c) de détecter la vitesse de déplacement du godet par rapport au bras et celle du bras par rapport à la flèche; et (d) d'introduire les vitesses détectées de déplacement du godet et du bras, dans un groupe de règles de commande à logique souple afin d'obtenir les valeurs pour commander les moyens d'actionnement dé la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet afin que le godet puisse couper le sol d'une position de départ à une position finale choisie d'une manière
adaptée à la nature du sol.
Ce système permet également (a) d'établir un groupe de règles de commande à logique souple
ayant chacune un antécédent et une apodose, chaque anté-
cédent incluant une fonction de la vitesse du godet par rapport à celle du bras et de la vitesse du bras par rapport à celle de la flèche, chaque apodose incluant des fonctions des valeurs de commande qui doivent être données aux moyens d'actionnement de la flèche, aux moyens d'actionnement du bras et aux moyens d'actionnement du godet; (b) d'évaluer la vitesse de déplacement du godet par rapport à celle du bras et celle du bras par rapport à celle de la flèche; (c) de comparer la vitesse de déplacement du godet et la vitesse de déplacement du bras évaluées par rapport aux antécédents des fonctions de chaque règle de commande à
logique souple afin de déterminer les valeurs corres-
pondantes; (d) de choisir la plus petite des valeurs déterminées au point (c) pour chaque règle de commande à logique souple; (e) de corriger les fonctions des apodoses de chaque règle de commande à logique souple avec la plus petite des valeurs de la même règle de commande choisie au point (d); (f) de déterminer les valeurs centrales des fonctions corrigées de l'apodose de chaque règle de commande; (g) de déterminer les moyennes pondérées des valeurs centrales des fonctions corrigées de toutes les règles de commande à logique souple pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens
d'actionnement du godet.
L'excavatrice selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle compor-
te (a) un véhicule; (b) une flèche couplée d'une manière pivotante par une de ses extrémités au véhicule; (c) un bras relié d'une manière pivotante par une de ses extrémités à l'autre extrémité de la flèche; (d) un godet relié de manière pivotante à l'autre extrémité du bras; (e) des moyens d'actionnement de la flèche pour faire pivoter la flèche par rapport au véhicule; (f) des moyens d'actionnement du bras pour faire pivoter le bras par rapport à la flèche; (g) des moyens d'actionnement du godet pour faire pivoter le godet par rapport au bras; (h) des moyens de détection permettant de fournir des signaux représentatifs de la position angulaire de la flèche par rapport au véhicule, du bras par rapport à la flèche, et du godet par rapport au bras; (i) des moyens de conversion reliés aux moyens de détection pour traduire les signaux de position en signaux de vitesse représentatifs des vitesses de déplacement de la flèche par rapport au véhicule, du bras par rapport à la flèche et du godet par rapport au bras; (j) des moyens de mémorisation pour stocker un groupe de règles de commande sous la forme de fonctions pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet; (k) des moyens de calcul reliés aux moyens de conversion et aux moyens de mémorisation pour déterminer les valeurs de commande des moyens d'actionnement de la flèche, des moyens d'actionnement du bras et des moyens d'actionnement du godet à partir des signaux de vitesses et des règles de commande souple; et ( 1) des moyens de commande reliés aux moyen de détection et aux moyens de calcul pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet pour une opération de coupe optimale sur base des signaux de
position et des valeurs de commande.
Selon une autre forme de réalisation, une excavatrice permettant d'effectuer des coupes automatiques du sol en fonction de la nature du sol, comporte de préférence (a) un véhicule; (b) une flèche couplée d'une manière pivotante par une de ses extrémités au véhicule;
(c) un bras relié d'une manière pivotante par une de ses extré-
mités à l'autre extrémité de la flèche; (d) un godet relié de manière pivotante à l'autre extrémité du bras, ce godet ayant une base et une extrémité coupante et étant relié par sa base au bras; (e) des moyens d'actionnement de la flèche pour faire pivoter la flèche par rapport au véhicule; (f) des moyens d'actionnement du bras pour faire pivoter le bras par rapport à la flèche; (g) des moyens d'actionnement du godet pour faire pivoter le godet par rapport au bras;
(h) des moyens de détection pour fournir des signaux repré-
sentatifs de la position angulaire de la flèche par rapport au véhicule, du bras par rapport à la flèche, et du godet par rapport au bras; (i) des moyens de calcul reliés aux moyens de détection pour déterminer la position actuelle de l'extrémité coupante du godet sur la base des signaux de position; (j) des moyens de conversion reliés aux moyens de détection pour traduire les signaux de position en signaux de vitesse représentatifs des vitesses de déplacement de la flèche par rapport au véhicule, du bras par rapport à la flèche et du godet par rapport au bras; (k) des moyens de mémorisation pour stocker un groupe de règles de commande sous la forme de fonctions pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet; ( 1) des moyens de calcul reliés aux moyens de conversion et aux moyens de mémorisation pour déterminer les valeurs de commande des moyens d'actionnement de la flèche, des moyens d'actionnement du bras et des moyens d'actionnement du godet sur bases des signaux de vitesses et des règles de commande; (m) des moyens d'entrée pour introduire manuellement une position de départ déterminée et une position finale de l'extrémité coupante du godet pour une coupe à effectuer; et (n) des moyens de commande reliés aux moyens de calcul et aux moyens d' entrées pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet de façon à ce que le godet puisse couper le sol d'une position de départ déterminée à
une position finale en tenant compte de la nature du sol.
D'une façon avantageuse, dans ces formes de réalisation chaque règle de commande stockée dans les moyens de mémorisation a un antécédent comprenant les fonctions des vitesses de déplacement du godet et du bras et une apodose comprenant les fonctions des valeurs de commande à donner aux moyens d'actionnement de la flèche, aux moyens d'actionnement du bras et aux moyens d'actionnement du godet.
Les caractéristiques et les avantages de la présente invention appa-
raîtront mieux dans la description suivante d'un exemple de réali-
sation en référence aux dessins annexés dans lesquels:
La fig 1 est une vue latérale d'une excavatrice hydraulique repré-
sentée avec le schéma-bloc du système de commande à logique souple de commande selon la présente invention; la fig 2 est une représentation graphique d'exemples de fonctions utilisées comme antécédents des règles de commande à logique souple selon la présente invention; la fig 3 est une représentation graphique d'exemples de fonctions utilisées comme apodoses des règles de commande à logique souple selon la présente invention; les fig 4 A et 4 B, sont des représentations graphiques de toutes les règles de commande à logique souple utilisées dans le système de commande de la fig 1, ces schémas permettant aussi d'expliquer comment les règles de commande sont utilisées dans le système de commande; et la fig 5 est un schéma- bloc explicatif du programme de commande
introduit dans l'organe de commande du système de la figure 1.
En référence à la figure 1, l'excavatrice 10 comporte un véhicule autopropulsé 12 et une partie frontale 14 qui lui est rattachée Le véhicule 12 est une combinaison d'un châssis à chenilles 16 et d'un bâti 18 supportant la cabine 20 de l'opérateur Le bâti 18 est monté
sur le châssis 16 de manière à pouvoir effectuer une rotation bidi-
rectionnelle selon un axe pratiquement vertical Il est clair que l'excavatrice 10 comporte des moteurs hydrauliques, non représentés, pour la propulsion du véhicule 12 et pour la rotation bidirectionnelle
du bâti 18 par rapport au châssis 16.
L'extrémité avant 14 comprend une flèche 22, un bras 24 et un godet 26 La flèche 22 a une extrémité pivotante reliée en 28 au bâti 18, et l'autre extrémité reliée en 30 de manière pivotante à une extrémité du bras 24 L'autre extrémité du bras 24 est reliée en 32 de manière pivotante à la base du godet 26 Le godet 26 a une extrémité
coupante 33 située à l'opposé de sa base.
Deux vérins hydrauliques 34, dont l'uû est représenté, relient le bâti 18 à la flèche 22 et commandent la rotation de la flèche autour du pivot 28 Le terme "vérin hydraulique" est utilisé ici dans le sens conventionnel et se réfère à la famille des dispositifs de déplacement à double action connus sous le nom de pistons hydrauliques Un vérin hydraulique 36 relie la flèche 22 au bras 24 et commande la rotation du bras autour du pivot 30 Un vérin hydraulique 38 relie le bras 24 au godet 26 et commande la rotation du godet autour du
pivot 32.
La construction d'une excavatrice hydraulique 10 selon la description
faite jusqu'ici est conventionnelle et ne décrit aucune caractéristique de la présente invention Les caractéristiques nouvelles de l'invention
vont apparaître dans la description qui concerne le système de
commande introduit dans l'excavatrice.
Les éléments qui forment le système de commande selon la présente invention sont un détecteur de révolution 40 du bâti, des détecteurs d'angle 42 de la flèche, un détecteur d'angle 44 du bras et un détecteur d'angle 46 du godet Le détecteur de révolution 40 du bâti fournit un signal électrique représentatif de la position angulaire du bâti 18 par rapport au châssis 16 Le détecteur d'angle 42 de la flèche, monté sur l'un des vérins 34 de la flèche, fournit un signal électrique représentatif de la position angulaire de la flèche 22 par rapport au bras 18 en fonction de l'extension ou de la contraction des vérins de la flèche Le détecteur d'angle 44 du bras et le détecteur d'angle 46 du godet sont montés respectivement sur le vérin 36 du bras et sur le vérin 38 du godet, et fournissent des signaux électriques représentatifs des positions angulaires du bras 24
par rapport à la flèche 22 et du godet 26 par rapport au bras.
Les quatre détecteurs 40 à 46 sont tous reliés à un dispositif de
calcul 48 de la position du godet L'introduction des signaux élec-
triques des quatre détecteurs permet au dispositif de calcul 48 du godet de déterminer géométriquement la position actuelle de
l'extrémité coupante 33 du godet 26.
Le détecteur d'angle 42 de la flèche, le détecteur 44 du bras et le détecteur d'angle 46 du godet sont aussi reliés individuellement à trois moyens de conversion de vitesses 50 Comme les détecteurs d'angle 42 à 46 fournissent des informations concernant les positions de la flèche 22, du bras 24 et du godet 26, les moyens de conversion traduisent ces informations en données de vitesse pour les transmettre à un premier groupe d'unités arithmétiques 52 Les données de position fournie par les détecteurs d'angle 42 à 46 sont
aussi envoyées directement dans les unités arithmétiques 52.
Une mémoire 54 contenant les règles de commande souple prédéter-
minées sur la base des connaissances empiriques d'un opérateur d'excavatrice qualifié est aussi connectée au premier groupe d'unités arithmétiques 52 Les règles de commande stockées dans la mémoire 54 peuvent être rapidement résumées comme suit: Règle de commande I (Vbk est PB) et (Vam est PB) (Jbk est PS) et (Jam est PB) et Règle de commande II (Vbi est PS) et (Vam est PB) (Jbik est PB) et (Jam est PM) et Règle de commande III (Vii est PB) et (Van est PS) (J 3 b est PS) et (Jam est PM) et Règle de commande IV (V"b est PS) et (Va est PS) (Jkb est PB) et (J m est PB) et (Jbm est Z) (Jibm est PS) (Jib est PS) (Jib est PM) Dans chacune des règles de commande données ci- dessus, la ligne du haut représente l'antécédent, et la ligne du dessous l'apodose Les abréviations utilisées dans les règles de commande sont définies comme suit: Vbc = vitesse du godet Va = vitesse du bras Vbm = vitesse de la flèche Jbk = consigne de commande du godet Jam = consigne de commande du bras Jbm = consigne de commande de la flèche PB = positif et grand PM = positif et moyen PS = positif et petit Z = zéro il Ainsi, la règle de commande 1, par exemple, impose que si la vitesse
du godet est positive et grande, et que la vitesse du bras est posi-
tive et grande, le mouvement du godet devra être positif et petit, celui du bras devra être positif et grand, et la flèche devra rester
au repos.
Actuellement, comme les règles de commande doivent être exprimées numériquement, les fonctions sont employées selon la théorie de la logique souple La fig 2 représente graphiquement les fonctions PS et PB utilisées comme antécédents des règles de commande La fig 3
est une représentation similaire des fonctions PB, PM, PS et Z uti-
lisées comme apodoses des règles de commande.
La fig 4 représente les fonctions des quatre règles de commande.
Les antécédents et apodoses des règles de commande sont représentés sur deux feuilles différentes et désignés sous le nom de fig 4 A et 4 B Les flèches 56, 58, 60 et 62 indiquent les continuités entre les fig 4 A et 4 B En introduisant les règles de commande tirées de la mémoire 54 et les données de vitesse des moyens de conversion 50,
les unités arithmétiques 52 fonctionnent comme cela a été expliqué ci-
dessus en référence aux fig 4 A et 4 B. En réponse à l'introduction d'une donnée représentant la vitesse du godet V-bi et la vitesse du bras Va, les unités arithmétiques 52 vérifient en premier les valeurs correspondantes des fonctions, données en (A) et (B) à la fig 4 A, pour les règles de commande respectives Ensuite, chaque unité arithmétique 52 choisit la plus petite valeur parmi les deux valeurs vérifiées Les fonctions des consignes de commande du godet J-bi, du bras J et de la flèche Jean données en (C), (D) et (E) de la fig 4 B et formant les apodoses de chaque règle de commande, sont alors corrigées avec les plus petites valeurs choisies des antécédents de la règle de commande correspondante. La fig 4 B représente les fonctions incorrectes des apodoses des règles de commande au moyen de lignes traits interrompus, et les fonctions correctes, au moyen de lignes continues Ensuite, les valeurs centrales de fonctions correctes ainsi que les consignes de
commande de la flèche, du bras et du godet sont déterminées.
Les valeurs centrales et les consignes de commande ainsi obtenues sont ensuite introduites dans un second groupe de trois unités arithmétiques 64 correspondant respectivement à la flèche 22, au bras 24 et au godet 26 Ces unités arithmétiques 64 utilisent l'équation
suivante pour obtenir les moyennes pondérées des variables d'en-
trée Ji =Pr * Ji /ÉP o Ji = consignes de commande finales pour les vérins de la flèche, du bras et du godet P= valeur de la règle de commande n Ji= valeur de la consigne de la règle de commande n
La lettre N représente le numéro de la règle de commande appliquée.
Par exemple, si V"x est plus grand que 0,33 et plus petit que 0,66, il est à la fois PS et PB Si Vm est aussi plus grand que 0,33 et plus petit que 0,66, il est aussi à la fois PS et PB Par conséquent, (V, Vam) = (PS, PS), (PS, PB), 1 PB, PS) et (PB, PB) et, dans ce cas, N = 4 Cependant, si V"= est égal ou plus grand que O et égal ou plus petit que 0,33 et que Va est plus grand que 0,33 et plus petit que 0,66, Vi>,, est seulement PS Par conséquent, (V ic, Va.) = (PS, PS) et (PS, PB) et, dans ce cas, N = 2 Le deuxième groupe d'unités arithmétiques 64 est relié à un système de commande 66 pour lui fournir les consignes finales pour les vérins de la flèche, du bras et du godet calculées ci-dessus Le dispositif de calcul 48 de la position du godet est aussi connecté à la commande 66 pour lui fournir la donnée représentative de la position actuelle P de l'extrémité coupante 33 du godet 26 Des moyens d'introduction représentés ici par une console 68 sont aussi connectés au système de commande 66 L' opérateur doit introduire manuellement dans la console 68 une position de départ P choisie et une position finale P.
de l'extrémité 33 du godet pour chaque coupe à effectuer.
Ensuite, lorsqu'elle reçoit du dispositif de calcul 48 la donnée P concernant la position actuelle du godet, des unités arithmétiques 64 les consignes finales de commande et de la console de commande 68 la position de départ P 5 et la position finale Pe du godet, l'unité de commande 66 utilise ces données dans son programme de commande dont le schéma-bloc est représenté à la figure 5 et désigné ici par le numéro 70 L'unité de commande 66 est reliée à des organes de commande et d'actionnement appropriés, non représentés, permettant l' extension et la contraction des vérins hydrauliques 34, 36 et 38, ainsi que la rotation bidirectionnelle du moteur hydraulique, non représenté, permettant la rotation du bâti 18, en réponse aux ordres
du système de commande.
Les positions de départ P 5 et d'arrivée P de l'extrémité coupante 33 du godet 26 pour une coupe à effectuer sont introduites en 72 dans le programme de commande 70 Un test logique 74 intitulé "auto" donne ensuite l'ordre à la machine de commencer la coupe en mode automatique Dans le bloc suivant 76, l'unité de commande 66 répond à la commande de coupe automatique en demandant à la machine de déplacer l'extrémité coupante 33 du godet de sa position actuelle P à
la position de départ P 5 choisie.
La coupe du sol commencera au moment o l'unité de commande 66 aura fourni au bloc 78 la commande d'enclenchement des vérins de la flèche, du bras et du godet selon les consignes de commande finales reçues du second groupe d'unités arithmétiques 64 Il est à noter que contrairement à l'art antérieur, le godet ne suivra pas un tracé prédéterminé d'une position de départ P à une position d'arrivée P, mais tracera un chemin variable en fonction de la commande souple selon la présente invention Ainsi, la machine coupera une quantité variable du sol en fonction de sa nature et de ce fait opèrera de manière plus efficace que sous le commande manuel d'un opérateur expérimenté. Pendant la progression d'une telle opération de coupe, les données concernant la position actuelle du godet fournie par le dispositif de calcul 48 est constamment remise à jour, de la même manière que dans le bloc 78, afin que l'unité de commande 66 connaisse à chaque instant la position P de l'extrémité 33 du godet Ensuite, au test logique 80, l'unité de commande 66 détermine si la position actuelle P du godet correspond à la position finale P choisie L'unité de commande répète les consignes finales jusqu'à ce que la position actuelle P soit égale à la position finale P Le bloc suivant 82 effectué par le programme de commande lorsque la coupe est terminée, est une phase conventionnelle dans laquelle le godet est transféré dans une position de déchargement choisie et déchargé
comme décrit précédemment Un cycle de chargement et de déchar-
gement automatique du godet a maintenant été entièrement réalisé et
le même cycle peut se répéter.
Bien que la présente invention ait été représentée et décrite spécifi-
quement pour une excavatrice hydraulique, il est clair que cette invention admet un grand nombre de variantes basées sur le mode de réalisation illustré Les concepts fondamentaux de cette invention peuvent être adaptés à d'autres types d'excavatrices ou de machines de terrassement Ainsi, dans le m 6 oe de réalisation illustré, les
détecteurs d'angle 42, 44 et 46 peuvent déterminer la position angu-
laire de la flèche, du bras et du godet non pas d'après l' extension ou la contraction des vérins hydrauliques, mais directement à partir des angles entre la flèche et le bâti, entre le bras et la flèche, et
entre le godet et le bras Différentes autres modifications, alterna-
tives et adaptations de cette invention peuvent se présenter sans
diminuer la portée et le sens des revendications ci-jointes.
Claims (5)
1 Système de commande automatique de l'opération de coupe d' une excavatrice ayant une flèche dont l'une des extrémités est couplée de manière pivotante à un véhicule, un bras relié de manière pivotante par une de ses extrémités à l'autre extrémité de la flèche, un godet
ayant une base et une extrémité coupante et relié de manière pivo-
tante par la base à l' autre extrémité du bras, des moyens d'actionnement de la flèche permettant de faire pivoter la flèche par rapport au véhicule, des moyens d'actionnement du bras permettant de faire pivoter le bras par rapport à la flèche et des moyens d'actionnement du godet permettant de faire pivoter le godet par rapport au bras, caractérisé en ce qu'il permet: (a) de vérifier la position courante de l'extrémité coupante du godet; (b) d'amener par l'intermédiaire des moyens d'actionnement de la flèche, des moyens d'actionnement du bras et des moyens d' actionnement du godet l' extrémité coupante du godet dans une position de départ déterminée pour effectuer une coupe; (c) de détecter la vitesse de déplacement du godet par rapport au bras et celle du bras par rapport à la flèche; et (d) d'introduire les vitesses détectées de déplacement du godet et du bras, dans un groupe de règles de commande à logique souple afin d'obtenir_'les valeurs pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d' actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet afin que le godet puisse couper le sol d'une position de départ à une position finale choisie d'une manière
adaptée à la nature du sol.
2 Sytème de commande automatique de l'opération de coupe d'une excavatrice selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il permet: (a) d'établir un groupe de règles de commande à logique souple ayant chacune un antécédent et une apodose, chaque antécédent incluant une fonction de la vitesse du godet par rapport à celle du bras et de la vitesse du bras par rapport à celle de la flèche, chaque apodose incluant des fonctions des valeurs de commande qui doivent être données aux moyens d'actionnement de la flèche, aux moyens d'actionnement du bras et aux moyens d'actionnement du godet; (b) d'évaluer la vitesse de déplacement du godet par rapport à celle du bras et celle du bras par rapport à celle de la flèche; (c) de comparer la vitesse de déplacement du godet et la vitesse de déplacement du bras évaluées par rapport aux antécédents des fonctions de chaque règle de commande à
logique souple afin de déterminer les valeurs corres-
pondantes; (d) de choisir la plus petite des valeurs déterminées au point (c) pour chaque règle de commande à logique souple; (e) de corriger les fonctions des apodoses de chaque règle de commande à logique souple avec la plus petite des valeurs de la même règle de commande souple choisie au point (d); (f) de déterminer les valeurs centrales des fonctions corrigées de l'apodose de chaque règle de commande à logique souple; (g) de déterminer les moyennes pondérées des valeurs centrales des fonctions corrigées de toutes les règles de commande logique souple pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'acti Jilnement du bras et les moyens
d'actionnement du godet.
3 Excavatrice permettant d'effectuer des opérations automatiques de coupe sous commande logique souple caractérisée en ce qu'elle comporte: (a) un véhicule ( 12); (b) une flèche ( 22) couplée d'une manière pivotante par une de ses extrémités au véhicule ( 12); (c) un bras ( 24) relié d'une manière pivotante par une de ses extrémités à l'autre extrémité de la flèche ( 22); (d) un godet ( 26) relié de manière pivotante à l'autre extrémité du bras ( 24); (e) des moyens d'actionnement de la flèche pour faire pivoter la flèche par rapport au véhicule; (f) des moyens d'actionnement du bras pour faire pivoter le bras par rapport à la flèche; (g) des moyens d'actionnement du godet pour faire pivoter le godet par rapport au bras; (h) des moyens de détection permettant de fournir des signaux représentatifs de la position angulaire de la flèche par rapport au véhicule, du bras par rapport à la flèche, et du godet par rapport au bras; (i) des moyens de conversion reliés aux moyen de détection pour traduire les signaux de position en signaux de vitesse représentatifs des vitesses de déplacement de la flèche par rapport au véhicule, du bras par rapport à la flèche et du godet par rapport au bras; (j) des moyens de mémorisation pour stocker un groupe de règles de commande sous la forme de fonctions pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet; (k) des moyens de calcul reliés aux moyens de conversion et aux moyens de mémorisation pour déterminer les valeurs de commande des moyens d'adiionnement de la flèche, des moyens d'actionnement du bras et des moyens d'actionnement du godet à partir des signaux de vitesses et des règles de commande souple; et ( 1) des moyens de commande reliés aux détecteurs et aux moyens de calcul pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet pour une opération de coupe optimale sur bases des signaux de position et des
valeurs de commande.
4 Excavatrice permettant d' effectuer des coupes automatiques du sol sous un commande logique souple en fonction de la nature du sol, caractérisée en ce qu'elle comporte (a) un véhicule ( 12); (b) une flèche ( 22) couplée d'une manière pivotante par une de ses extrémités au véhicule ( 12); (c) un bras ( 24) relié d'une manière pivotante par une de ses extrémités à l'autre extrémité de la flèche; ( 22) (d) un godet ( 26) relié de manière pivotante à l'autre extrémité du bras ( 24), ce godet ayant une base et une extrémité coupante ( 33) et étant relié par sa base au bras; (e) des moyens d'actionnement de la flèche pour faire pivoter la flèche par rapport au véhicule; (f) des moyens d'actionnement du bras pour faire pivoter le bras par rapport à la flèche; (g) des moyens d'actionnement du godet pour faire pivoter le godet par rapport au bras; (h) des moyens de détection permettant de fournir des signaux représentatifs de la position angulaire de la flèche par rapport au véhicule, du bras par rapport à la flèche, et du godet par rapport au bras; (i) des moyens de calcul reliés aux détecteurs pour déterminer la position actuelle de l'extrémité coupante du godet sur la base des signaux de position; (j) des moyens de conversion reliés aux moyen de détection pour traduire les signaux dé'position en signaux de vitesse représentatifs des vitesses de déplacement de la flèche par rapport au véhicule, du bras par rapport à la flèche et du godet par rapport au bras; (k) des moyens de mémorisation pour stocker un groupe de règles de commande sous la forme de fonctions pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet; ( 1) des moyens de calcul reliés aux moyens de conversion et aux moyens de mémorisation pour déterminer les valeurs de commande des moyens d'actionnement de la flèche, des moyens d'actionnement du bras et des moyens d'actionnement du godet à partir des signaux de vitesses et des règles de commande souple; (m) des moyens d'entrée pour introduire manuellement une position de départ déterminée et une position finale de l'extrémité coupante du godet pour une coupe à effectuer; et (n) des moyens de commande reliés aux moyens de calcul et aux moyens d'entrées pour commander les moyens d'actionnement de la flèche, les moyens d'actionnement du bras et les moyens d'actionnement du godet de façon à ce que le godet puisse couper le sol d'une position de départ déterminée à
une position finale en tenant compte de la nature du sol.
5 Excavatrice selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque règle de commande stockée dans les moyens de mémorisation a un antécédent comprenant les fonctions des vitesses de déplacement du godet et du bras et une apodose comprenant les fonctions des valeurs de commande à donner aux moyens d'actionnement de la flèche, aux moyens d'actionnement du bras et aux moyens
d'actionnement du godet.
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