JPH04149603A - 油圧駆動機械の自動制御装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧ショベルの直線掘削制御や、クレーンの
水平引込み制御等のように、フィードフォワード制御お
よびフィードバック制御が並行して実行される油圧駆動
機械の自動制御装置に関するものである。

Ｃ従来の技術〕 一般に、クレーンやショベル等の油圧駆動機械では、制
御対象となる機械の剛性が低いと、その動特性、すなわ
ち油圧駆動部に対する駆動信号（人力）に対する動作速
度（出力）の特性は振動性の強いものとなる。従って、
このような制御対象に対してフィードバック制御（例え
ば比例制御）を実行した場合、比例ゲインを大きく設定
すると振動的な応答になり易く、実質上使用不可能とな
るため、上記比例ゲインは小さな値に制限されることに
なる。

ところが、このようなフィードバックゲインが小さいと
、フィードバック制御だけでは実際の駆動量を目標値に
追従させることは困難であり、両者の制御偏差はどうし
ても大きくなる。そこで、このような油圧駆動機械の自
動制御においては、上記フィードバック制御に加え、外
部からの影響を考慮した訂正動作を行うフィードフォワ
ード制御を導入し、応答性を高めることが実行される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記フィードバック制御は、目標値と制御量との差（制
御偏差）を常に監視し、これに基づいて制御量を設定す
るものであるので、本来的に、制御対象の特性変化や外
乱には対応し易い性質を備えている。従って、このよう
なフィードバック制御のゲインを十分に上げられず、そ
の分をフィードフォワード制御で補うような制御を行う
場合には、このフィードフォワード的な要素を付加した
分だけ制御対象の特性変化や外乱に対して弱くなる。特
に、油圧駆動部には大きな不感帯が生じ易い傾向にあり
、これを無視して制御を進めることは事実上困難である
。

このように制御対象（特に油圧機器部）の特性にばらつ
きがある場合、制御精度を高く維持するためには上記特
性に応じて制御ゲインの微調整を行う必要がある。特に
、フィードバックゲインは偏差の振動性を与えない範囲
で大きくとるようにすることが望ましい。

ところが、上記のような制御ゲインの調整を機械の１台
１台について製造段階で行っていたのでは、膨大な時間
と手間を要するとともに、制御装置の量産化の妨げとな
り、低コスト化の多きな妨げとなる。また、上記のよう
なばらつきを抑えるために、単なる電磁比例減圧弁に代
えてマイ六−フイードバックシステムを備えたサーボ弁
を用いたり、各所にセンナを設けてマイナーフィードバ
ックループを構成したりしても、これによるコスト高は
免れ得ない。

本発明は、このような事情に鑑み、制御ゲインの微調整
の自動化を実現することにより、制御精度の向上および
機械の低コスト化に寄与することができる油圧駆動機械
の自動制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、油圧駆動部の駆動量を検出する検出手段と、
この検出手段の検出信号が入力され、これに基づいて上
記油圧駆動部の駆動制御を行う制御手段とを備え、この
制御手段に、フィードバック制御量を演算するフィード
バック演算手段と、フィードフォワード制御量を演算す
るフィードフォワード演算手段とが設けられた油圧駆動
機械の自動制御装置において、上記制御手段のモードを
通常制御モードとフィードフォワードゲイン（またはフ
ィードバックゲイン）１ｇ整モードとに切換えるモード
切換手段と、上記フィードフォワードゲイン（またはフ
ィードバックゲイン）調整モトにおいて油圧駆動機械が
試行動作した時の制御周期毎の制御偏差からフィードフ
ォワードゲイン（またはフィードバックゲイン）の調整
に関する値を演算するフィードフォワードゲイン（また
はフィードバックゲイン）調整演算手段と、この演算さ
れた値を記憶するフィードフォワードゲイン（またはフ
ィードバックゲイン）調整記憶手段とを備えるとともに
、このフィードフォワードゲイン（またはフィードバッ
クゲイン）調整記憶手段により記憶された値を取込んだ
調整済みゲインで上記通常制御モードにおいて実際のフ
ィードフォワード制御量（またはフィードバック制御量
）を演算するように上記フィードフォワード演算手段（
フィードバック演算手段）を構成したものである。

なお、ここでフィードフォワードゲイン（フィードバッ
クゲイン）の調整に関する値とは、調整済みの新し、い
ゲインから予め設定されている標準ゲインを差し引いた
ゲイン微調整値であってもよいし、新しいゲインそのも
のであってもよい。

〔作　用〕

上記構成において、まず、制御手段のモートをフィード
フォワードゲイン調整モード（またはフィードバックゲ
イン調整モート）に切換え、このモードにおいて油圧駆
動機械の試行掘削動作を実行することにより、この時の
制御偏差からワイドフォワードゲインの調整に関する値
（またはフィードバックゲイン微調整値）か演算され、
フィードフォワードゲイン微調整値記憶手段（フィード
バックゲイン微調整値記憶手段）により記憶される。そ
の後、制御手段のモードを通常制御モトに切換えた際に
は、上記値を取込んだ制御、すなわちゲインが自動的に
微調整された制御が実行される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

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

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

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

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

θ３０として設定されるようになっている。

なお、第３図において、α３はアーム３に対するパケッ
ト角度、１１はアーム基ｗＡＯからブーム先端Ａまでの
距離、１２はブーム先端Ａからアム先端Ｂまでの距離（
アーム長さ）を示す。また、又は水平座標軸、ｙは垂直
座標軸で、法面掘削の場合、この座標軸ｘ、ｙに対し掘
削角度β分だけ回転した座標軸ｘ’　、ｙ’　に基づい
てアーム先端８泣置の座標計算が行われる。

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

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

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

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

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

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

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

篤４図は、このモードに切換えられた時のコントローラ
１６の制御内容を示すブロック線図である。このコント
ローラ１６は、アーム制御ブロック１６ａ１ブーム制御
ブロツク１６ｂ１およびパケット制御ブロック１６ｃに
大別される。

（１）　　アーム制御ブロック１６ａ このブロック１６ａでは、まず、アームレバーパイロッ
ト圧検出器１１（１２）からのアームレバー信号に演算
手段２８によって所定のゲインが乗算されて基本制御量
ｕ２□が出力される。これにアームリンク補正手段２９
による補正が加えられて１次補正制御量ｕ　２２が出力
され、さらに非線形補償手段３０により補正された２次
補正制御量ｕ２がアームシリンダ６の制御量として出力
される。

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

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

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

（ｂ）・　ブーム制御ブロック１６ｂ このブロック１６ｂは、上記アーム３の回動中、アーム
先端Ｂの対地高さを一定に保つようにブーム２の俯仰制
御を行うものである。このブーム制御ブロック１６ｂに
は、ブーム角度、アーム角度雨検出器８．９による検出
信号（角度信号）が入力され、これら角度信号と、アー
ム制御ブロック１、６　ａの基本制御量ｕ２１とに基づ
いて、ブームシ」ンダフィードフォワード演算手段３２
により、アーム先端Ｂの法面Ｇに対する高さ位置を一定
の目標値ｙｂｏに追従させるためのブームシリンダフィ
ードフォワード制御量ｕｌｌが演算される。

この演算内容について説明する。ここては、説明を単純
化するために、上記第３図における法面Ｇの傾斜角βが
Ｏの場合、すなわち水平面の直線掘削作業を行う場合に
ついて説明する。この場合、座標系ｘ、ｙと座標系ｘ’
、ｙ　　は一致するので、座標系ｘ、ｙで話を進める。

このとき、ブーム先端Ｂの対地高さ位置ｙｂは次式で表
される。

Ｖｔｌ　＝ｌ　ｌ　　ｓｉｎθｌ　＋１２・ｓｉｎ　（
θｌ−α２）これより、アーム先端速度ｙｂは、 ｙｂ　＝　（Ｊ　Ｉ　　Ｃ０Ｉ０１＋ Ａ’２ｃｏｓ（θｌ−α２））θ１ −１２ｃｏ＋（θｌ　−Ｃ２）　Ｃ２ となる。ここで０１はブーム角速度、Ｃ２はアーム角速
度である。ｙｂが一定であればｙｂ　＝。

となるので、 １　２−ｃｔｈＩ　（θｌ　　−Ｃ２）θ　１　＝　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　α　２１１−ｃｏＳθ　１　　＋ｌ　　２　ｃｏｓ
（θｌ　　　　ａ　２　　）が得られ、この式を用いて
、第２図のブームシリシダフィードフすワード制釘量ｕ
１１は、Ｋｆｆ　（１２ｃｃ＋＋　（θ！−α２））Ｕ
冒＝ｕ２１ Ａｌｌｃｏ＋θｌ＋１！２ＣＯ１（θ１−ａ２＋で与え
られる。なお、Ｋ［ｔはフィードフォワードゲインであ
り、このフィードフォワードゲインＫＮには、予め設定
されたブームフィルドフォワードゲイン標準値Ｋ　Ｊｉ
ｏにブームフィードバックゲイン微調整値記憶手段（フ
ィードフォワード調整記憶手段）３３で記憶された微調
整値ΔＫｆｔを加えたものが用いられ、このフィードフ
ォワードゲイン微調整値Δに、Ｉｆは後述のフィードフ
ォワードゲイン調整モードで設定されたものが用いられ
る。

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

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

この比例積分手段３５は、比例ゲインＫｐおよび積分ゲ
インに１からなるフィードバックゲインを有しており、
上記フィードバック制御量υ１２は次式に基づいて演算
される。

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

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

このフィードバック制御量ｕ１２と、前記フィードフォ
ワード制御量ｕ１１との加算によりブームシリンダ基本
制御量ｕ１３が求められ、これにブームリンク補正手段
３７による補正（１次補正制御量ｕ１４）、ブーム姿勢
補正手段３８による補正（２次補正制御量ｕ１５）、非
線形補償手段３９による補正が加えられて、最終的にブ
ームシリンダ制御出力ｕ１が求められる。

ブームリンク補正手段３７は、前記アーム制御ブロック
１６ａにおけるアームリンク補正手段２９と同様、ブー
ムシリンダ５の伸縮速度とブーム２の回動角速度との比
例関係を保つための補正を行う。非線形補償手段３９は
、上記非線形補償手段３０と同様にブームシリンダ油圧
制御部１８への出力電流値とブームシリンダ速度との線
形性を補償するものであり、ブームアクチュエータ補正
ゲイン記憶手段４０ａおよびブームアクチュエータ不感
帯補償微調整値記憶手段４０ｂに記憶された補正ケイン
に２および微調整値ΔＷを取込んだ演算を行う。これら
の値も、後述のアクチュエータ補正ゲイン調整モードお
よびアクチュエータ不惑帯補償値値調整モードで設定さ
れたものが用いられる。

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

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

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

ｕ１２＝Ｋｐ　　・Δθ３＋Ｋｉ　　・Σ（Δθ３）こ
れらの比例ゲインに、および積分ゲインＫにも、予め設
定された標準値Ｋ　ｐｏ、　Ｋ　ｉｏにパケットフィー
ドバックゲイン微調整値記憶手段（フィードバックゲイ
ン調整記憶手段）４２で記憶された微調整値ΔＫｐ、　
　Δに１を加えた値が用いられる。

一方、アーム制御ブロック１６ａの基本制御量ｕ２１と
、ブーム制御ブロック１６ｂの基本制御量ｕ１３とがパ
ケットフィードフォワード演算手段２９に取込まれ、両
制御量ｕ　２１．　　ｕ　１３に基づいて、パケット角
度θ３を目標値θ３０に追従させるためのパケットシリ
ンダフィードフォワード制御量ｕ３１が演算される。

具体的な演算内容を説明する。まず、パケット角度θ３
は次式で表わされる。

θ３＝θ１−α２−α３ 、．　　υ３　＝ｌｔＩ　−ａ２−１ｘ３θ３＝０とす
ると ＆３　＝θ１−ｈ２ これに基づき ｕ　３１＝　Ｋ　ＩＩ　（ｕ　１３−　ｕ　２１）が得
られ、この式からパケットフィードフォワード制御量Ｌ
１３１が算出される。このモードにおけるフィードフォ
ワードゲインＫ１１も、予め設定された標準値Ｋ（１０
にパケットフィードフォワードゲイン微調整値記憶手段
（フィードフネワードゲイン調整記憶手段）４４で記憶
されたゲイン微調整値ΔＫｌｌを加えた値が用いられ、
この微調整値ΔＫｌｌには後述のパケットフィードフォ
ワードゲイン調整モードで設定された値が用いられる。

上記フィードバック制御量ｕ３２およびフィードフォワ
ード制御量ｕ３１は互いに加算され、これによって基本
パケット制御量ＬＩ３３が求められる。そして、これに
パケットリンク補正手段４６による補正（１次補正制御
量ｕ３４）、および非線形補償手段４６による補正を加
えることによりパケットシリンダ制御出力ｕ３が求めら
れる。

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

以上により、パケット４の対地角度θ３を一定（目標値
）に保つ制御が実行され、この制御と、ブーム制御ブロ
ック１．６　ｂによるアーム先端Ｂの直線移動制御とが
組合わされて実際の法面掘削作業が実現される。

なお、各フィードフォワード演算手段３２．４３および
比例制御手段３５．４１で設定されているゲイン標準値
Ｋｆｆｏ　、　　Ｋｐｏ、　Ｋｉａは前記第２図のＲＯ
Ｍ２３に格納されているのに対し、ゲイン微調整値ΔＫ
ｌｌ、　　ΔＫｐｏ、　　ΔＫｉｏはＥＥＰＲＯＭ２４
に格納されており、必要に応じて書き換え可能となって
いる。

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

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

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

この不感帯性非線形補償手段４８の出力値には、アクチ
ュエータ補正ゲイン乗算器４９により、アクチュエータ
補正ゲイン記憶手段で記憶されたアクチュエータ補正ゲ
インＫａが乗じられる。このアクチュエータ補正ゲイン
に２は、アクチュエータの出カー作動速変の特性にばら
つきがあることを考慮して設定されるものであり、後述
のアクチュエータ補正ゲイン調整モードによって演算さ
れ、設定される。

一方、この被線形補償手段３０（３９，４６）で予め設
定されている不感帯補償標準値ＷＱには、アクチュエー
タ不感帯補償微調整値記憶手段３１ｂ　（４１ｂ、４７
ｂ）で記憶された不感帯補償微調整値ΔＷが加算器５０
で加算されて調整ずみの不感帯補償値Ｗが算出されてお
り、この不感帯補償値Ｗが不感帯補償値加算器５０で上
記アクチュエータ補正ゲイン乗算器４９の出力値に加算
されることにより、最終的な出力値が演算される。上記
アクチュエ〜り不感帯補償微調整値ΔＷＯは、アクチュ
エータや制御弁によって不感帯にばらつきが生じること
を考慮し、不感帯補償標準値ＷＯを基準とした過不足量
で表わされるものであり、後述のアクチュエータ不感帯
補償値調整モードにおいて設定される。

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

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

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

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

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

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

アクチュエータ不感帯補償微調整値演算手段５６は、上
記出力信号記憶手段５４から出力された出力信号に基づ
き、アクチュエータの不感帯補償値Ｗを算出するととも
に、この不感帯補償値Ｗと、予め設定された不感帯補償
標準値ｗｏとの差をアクチュエータ不感帯補償微調整値
ΔＷとして設定し、アクチュエータ不感帯補償微調整値
記憶手段３１ｂ　（４１ｂ、４７ｂ）に記憶させるもの
である。この微調整値ΔＷは、ハード的にはＥＥＦＲＯ
Ｍ２４に記憶され、必要に応じて書き換え可能となって
いる。

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

ｗ２を求める動作が行われる。

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

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

次に、上記出力値ｕ　−、ｃ　ｈ　ｅ　ｃ　ｋに予め設
定された一定値Δｕ−ｃｈｔｃｋを加えた値が新しい値
ｕ−ｃｈｅｃｋとして設定され（ステップＳ２）、この
値ａ−ｃｈｅｃｋを実際の出力値としてアクチュエータ
に制御信号が出力される（ステップＳ３）。

このステップＳ２．Ｓ３が繰返し続行されることにより
（ステップＳ４でＮｏ）　、箪９図の上段に示されるよ
うに、時間に比例して出力値が増大するが、この出力ア
クチュエータの不感帯領域にある間はアクチュエータ位
置は変化しない。その後、さらに上記出力値が増大し、
アクチュエータ位置が変化してその現在の位置と初期位
置ｒ−ｉｎとの差（すなわち変位量）が予め設定された
量４１１以上となった時点（ステップＳ４でＹＥＳ。

茶９図の点ＰＩ）で、この時の値ｕ−ｃｈｅｃｋが不感
帯補償値として設定されるとともに、この値ｕ−ｃｈｅ
ｃｋから予め設定された不感帯補償値ｗｉＯを差し引い
た値が算出され、この値が第１のアクチュエータ不感帯
補償微調整値Δｗｌ　としてアクチュエータ不感帯補償
微調整値記憶手段３１ｂ（４１ｂ、４７ｂ）に記憶され
る（ステップＳ５）。

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

次に、第１０図のフローチャートに示されるような第２
の調整動作、すなわち篤２の不感帯補償微調整値ΔＷ２
を設定する動作が開始される。

ここで、ステップ８１〜Ｓ３までの動作は上記と同様で
あり、出力値ｏ−ｃｈｅｃｋは時間とともに増大するが
、変位量が予め設定された値６１２以上となった時点（
ステップＳ７でＹＥＳ；策１１図の点Ｐ２）で、この時
のアクチュエータ位置がｗ−ｏｌｄとして記憶される（
ステップＳ８）。上記値ΔＸ２は、アクチュエータか動
き出して安定した状態になったと判断されるような値が
設定される。

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

そして、上記のステップ３８〜ＳＩＯの動作が繰返し続
行されることにより（ステップＳｌｌでＮｏ）、記憶値
ｘ−ｏｌｄが順次更新される一方、出力値ｕ−Ｃｈｅｃ
ｋは時間とともに減少し、アクチュエータの作動速度が
減少していくが、記憶値ｘ−ｏｌｄ　　（すなわち前回
のアクチュエ〜り位置）と現在の位置との差が一致ある
いは逆行した時点（ステップＳｌｌでＹＥＳ・第１１図
の点Ｐ３）、すなわちアクチュエータがほぼ停止した時
点で、この時の出力値ｕ−ｃｈｅ＋ｋが第２のアクチュ
エータ不感帯補償値Ｗ２として設定され、この値から予
め設定された第２のアクチュエータ不感帯補償標準値ｗ
２ｏを差し弓いた値が第２のアクチュエータ不感帯補償
微調整値Δｗ２　Ｈしてアクチュエータ不感帯補償微調
整値記憶手段３１ｂ　（４１ｂ、４７ｂ）に記憶される
（ステップ５１２）。

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

なお、上記２つの微調整値Δｗ１．ΔＷ２の使い分け、
換言すれば２つの不感帯補償値Ｗｌ　　（＝ｗｏ＋Δｗ
ｌ　）、ｗ２　　（＝ｗｏ＋ΔＷ２）の使い分けについ
ては、機械の特性に応じて適宜法めればよい。例えば、
両者の平均値を不感帯補償値Ｗとして常時用いるように
してもよいし、第１３図に示されるように、制御開始時
は第１の不感帯補償値Ｗ１を用い、その後第２の不感帯
補償値Ｗ２まで漸次的に減少させるようにしてもよい。

また、速度が増加傾向にある場合は第１の不感帯補償値
ｗ１を用い、減少傾向にある場合には第２の不感帯補償
値Ｗ２を用いるような制御を行ってもよい。

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

第１４図は、この補正ゲインＫａを設定するための機能
構成を示したものである。ここでも、ブムシリンダ５、
アームシリンダ６、パケットシ１シダ７の各アクチュエ
ータについての補正ゲイン設定に要する構成は共通であ
るため、この第１４図のみで各モードをまとめて説明す
ることとする。

ここでは、アクチュエータに一定の信号を出力し、実際
に可動部位（この実施例ではブーム２、アーム３、パケ
ット４）を動かしてこの時の回動速度を求め、この速度
から上記補正ゲインに１を求める動作が行われる。

図において、角度範囲設定手段５７は、アクチュエータ
の作動により上記可動部位を動かす範囲、およびこの範
囲内において実際に時間計測を行う時間計測範囲を設定
するものである。例えば、上記可動部位の回動限界角度
が第１５図に示される角度θａｔ、　　θａ２である場
合、角度範囲設定手段５７は、可動部位を実際に動かす
範囲として上記の可動範囲よりも狭い範囲である同図の
角度θｂｌ〜θｂ２の範囲を設定し、さらに、この回動
範囲中、時間を計測する範囲として同図の角度０口〜θ
Ｃ２の範囲を設定する。

一定出力信号発生手段５８は、上記設定回動範囲θｂ１
〜θｂ２の範囲で可動部位を何度も往復させるように、
アクチュエータに適宜信号を出力するとともに、回動の
回を重ねるごとに出力信号のレベルを一定値ずつ上げる
ように構成されている。

すなわち、アクチュエータには回動回数に比例したレベ
ルの信号が出力されることになる。

時間計測手段５９は、上記可動部位が回動する際、この
回動部位が上記角度範囲設定手段５７で設定された時間
計測範囲θｃ１〜θＣ２を通過するのに要する時間を計
測するものである。また、速度記憶手段６０は、上記時
間計測範囲で時間計測手段５９により計測された時間と
、同範囲の角度幅（θｃ２−θＣ１）とから各回動時の
回動速度をアクチュエータの出力値との組合わせデータ
として記憶するものである。

アクチュエータ補正ゲイン演算手段６２は、上記速度記
憶手段６１で記憶された各速度に基づ纏補正ゲインに！
を演算するものであり、この演算は、予め設定されてい
る不感帯補償標準値ＷＯ２前記不感帯補償微調整値記憶
手段３１ｂ（４１ｂ４７ｂ）で記憶された微調整値ΔＷ
との和であζ不感帯補償値Ｗを考慮して行われる。

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

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

アクチュエータ補正ゲイン演算手段６２は、上記特性標
準値ａｏと個体値ａとの比ａｏ／ａをアクチュエータ補
正ゲインに！として設定し、アクチュエータ補正ゲイン
記憶手゛段３１ａ（４１ａ。

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

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

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

第１７図は、ブームフィードフォワードゲイン調整モー
ドにおけるコントローラ１６の機能構成を示したもので
ある。前記第４図との比較から明らかなように、ここで
は比例積分手段３５によるブーム２のフィードバック制
御は行われず、実際のアーム先端高さｙｂと目標値ｙｂ
ｏとの差（制御偏差）Δｙｈは一定の制御周期毎に偏差
記憶手段６３に記憶される。

同図に示されるブームフィードフォワードゲイン微調整
値演算手段（フィードフォワードゲイン調整演算手段）
６４は、１回の試行掘削動作で記憶された偏差の積算値
Σ（Δｙｂ）からフィードフォワードゲインの修正量を
順次求め、この修正量の毎回の積算値で修正したゲイン
に基づきブームシリンダフィードフォワード演算手段３
２に試行掘削動作のフィードフォワード制御を行わせる
とともに、上記偏差の積算値Σ（Δｙｈ）が許容範囲内
に収まった時点での修正量の積算値をブームフィードフ
ォワードゲイン微調整値ΔＫｆＩとして設定し、前記ブ
ームフィードフォワードゲイン微調整値記憶手段３３に
記憶させるものである。

同様に、第１８図は、パケットフィードフォワードゲイ
ン調整モードにおけるコントローラ１６の機能構成を示
したものである。ここでも、比例積分手段４１によるパ
ケット４のフィードバック制御は行われず、実際のパケ
ット対地角度θ３と目標値θ３０との差（制御偏差）Δ
θ３は一定の制御周期毎に偏差記憶手段６５に記憶され
る。

同図に示されるパケットフィードフォワードゲイン微調
整値演算手段（フィードフォワードゲイン調整演算手段
）６６も、前記ブームフィードフォワードゲイン微調整
値演算手段６４と同様、１回の試行掘削動作で記憶され
た偏差の積算値Σ（Δθ３）からフィードフォワードゲ
インの修正量を順次求め、この修正量の毎回の積算値で
修正したゲインに基づきパケットシリンダフィードフォ
ワード演算手段４３に試行掘削動作のフィードフォワー
ド制御を行わせるとともに、上記偏差の積算値Σ（Δｙ
ｂ）が許容範囲内に収まった時点での修正量の積算値を
ブームフィードフォワードゲイン微調整値ΔＫ１１とし
て設定し、前記ブームフィードフォワードゲイン微調整
値記憶手段４４に記憶させるものである。

両フィードフォワードゲイン微調整値演算手段６４．６
６の機能構成を第１９図に示す。なお、ここではブーム
フィードフォワードゲインおよびパケットフィードフォ
ワードゲインの双方の調整モードについて共通して説明
するので、両モードにおける制御偏差Δｙｈ、　Δθ３
は共通してΔｈで表わすこととする。

上記第１９図において、修正量演算手段６８は、１回の
試行掘削動作で偏差記憶手段６３（６５）に記憶された
偏差Δｈの積算値Σ（Δｈ）に基づき、これに対応する
フィードフォワードゲインの修正量Ｆｆｔ（Σ（Δｈ）
）を演算するものである。

この実施例では、偏差の積算値Σ（Δｈ）とフィードフ
ォワードゲイン修正量Ｆｉｔ（Σ（Δｈ））とに第２０
図に示されるような関係が与えられている。すなわち、
偏差の積算値Σ（Δｈ）が正の許容値Ｖａ　　（＞０）
以上または負の許容値−ｖ３（＜、０）以下である領域
においてのみ、これに応じたフィードフナワードゲイン
修正量 Ｆ１１（Σ（Δｈ））が設定されることになる。

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

許容判定手段７０は、１回の試行掘削動作が終わる度に
、その偏差の積算値Σ（Δｈ）が許容範囲内、すなわち
第２０図において（−Ｖａ≦０≦Ｖａ）の範囲内にある
か否かを判定するものである。微調整値設定手段７１は
、この許容判定手段７０により偏差の積算値Σ（Δｈ）
が許容範囲内にあると判定された場合に、その時点での
修正量の積算値をフィードフォワードゲイン微調整値Δ
Ｋｆ１として設定し、フィードフォワードゲイン微調整
値記憶手段３３．４４に記憶させるものである。

次に、このモードにおいて実際に行われる微調整値の設
定動作を第２１１図のフローチャートを参照しながら説
明する。

まず、フィードフォワードゲインの調整に先立ち、フィ
ードバックゲインを０にしくステップ５２１）、フィー
ドバック制御が働かないようにする。一方、フィードフ
オワ〜トゲイン微調整値Δに＋＋を０に設定するととも
に、フィードフォワードゲインＫｆ＋を予め設定されて
いるゲイン標準値Ｋｆｆｏに設定し、これによってフィ
ードフォワードゲインＫＩ［の初期化を行う（ステップ
５２２）。

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

この偏差の積算値Σ（Δｈ）が前記許容範囲（−Ｖａ−
Ｖａ）内にない場合には（ステップ８２５、　８２６の
いずれか一方でＮＯ）、この積算値Σ（Δｈ）に対応す
る修正量ＦＩｊＣΣ（Δｈ））を求め、これを仮のフィ
ードフォワードゲイン微調整値ΔＫＮに加えたものを新
たなフィードフォワードゲイン微調整値Δに＋＋として
更新設定するとともに、この仮のフィードフォワードゲ
イン微調整値ΔＫＮをゲイン標準値Ｋ　ｆｉｏに加えた
値を仮のフィードフォワードゲインＫｌｌとして設定し
くステップ５２７）、このゲインＫｌ＋に基ついて次の
試行掘削動作を行わせる。

このような動作が繰返されることにより、仮のフィード
フォワードゲイン微調整値ΔＫＮには修正量Ｆ１１（Σ
（Δｈ））が順次積算されていき、フィードフォワード
ゲインＫｉ１は修正されていく。

そして、上記偏差の積算値Σ（Δｈ））が許容範囲内に
収まった時点（ステップ８２５．Ｓ２６でＹＥＳ）で、
この時の積算値である仮の微調整値ΔＫ［［が正式なフ
ィードフォワードゲイン微調整値として設定され、記憶
される（ステップ８２８）。

このようにして設定、記憶されたフィードフォワードゲ
イン微調整値ΔＫＮを標準値に目０に加えた値がフィー
ドフォワードゲインＫｌｌとして前記通常制御モードで
用いられることにより、その機械の特性に適したフィー
ドフォワード制御が実現されることになる。

なお、上記各制御偏差には重みづけが可能である。例え
ば、機械の立上がりの状態を重視したい場合には、ｊｌ
！２２５ｔｆｆ（ａ）に示すように、初期状態では初期
値Ｃｖｓから定常値Ｃｖｏまで徐々に減少し、この状態
以降は定常値Ｃｖｏで一定となるような重み係数Ｃｙを
導入し、この重み係数Ｃｖと上記定常値Ｃｖａとの比を
偏差Δｈに乗じるすればよい。この場合、実際の制御偏
差の動向が同図（ｂ）に示されるものとすると、重みづ
けをされた制御偏差の動向は同図（Ｃ）となる。このよ
うな重みづけを行えば、特に制御開始直後にフィツトす
るようなゲインを与えることが可能になる。

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

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

ブームフィードバックゲイン機具整値演算手段（フィー
ドバックゲイン調整演算手段）７３は、上記偏差Δｈの
振動状態（この実施例では振動カウント値）ならびに積
算値Σ（Δｙｂ）に基づき、フィードバック比例ゲイン
および積分ゲインの修正量をそれぞれ求め、この修正量
の毎回の積算値で修正したゲインに基づき比例積分手段
３５に試行掘削動作のフィードバック制御を行わせると
ともに、上記偏差の振動状態および積算値が許容範囲内
に収まった時点での修正量をブームフィードバックゲイ
ン微調整値ΔＫｐ、　　Δに１として設定し、前記ブー
ムフィードバックゲイン微調整値記憶手段３６に記憶さ
せるものである。

同様に、第２４図は、パケットフィードバックゲイン調
整モードにおけるコントローラ１６の機能構成を示した
ものである。ここでも、実際のパケット対地角度θ３と
目標値θ３０との差（制御偏差）Δθ３が一定の制御周
期毎に偏差記憶手段７５に記憶され、その振動状態およ
び積算値に基づき、パケットフィードバックゲイン微調
整値演算手段（フィードバックゲイン調整演算手段）７
６によりフィードバックゲインの修正量が順次求められ
、この修正量の毎回の積算値で修正したゲインに基づき
比例積分手段４１により試行掘削動作のフィードバック
制御が実行されるとともに、上記偏差の振動状態および
積算値が許容範囲内に収まった時点での修正量がパケッ
トフィードバックゲイン微調整値ΔＫｐ、　ΔＫｉ　と
して設定され、前記パケットフィードバックゲイン微調
整値記憶手段４２に記憶される。

両フィードバックゲイン微調整値演算手段７３゜７６の
機能構成を第２５．２８図に示す。なお、このモードは
比例ゲイン調整モード、積分ゲイン調整モードの順で切
換えられるので、前者のモードを第２５図に示し、後者
のモードを東２６図に示す。

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

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

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

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

なお、振動カウント値ｎは他の手法で設定するようにし
てもよい。例えば、第２８図（ａ）（ｂ）に示されるよ
うに、振動の中心と予想される適当な振動検出オフセッ
ト値ｈｏの上下に幅δをもつ振動検出幅を設定し、この
検出幅の内側から外側に偏差が移行する度に振動カウン
ト値ｎを加算（７ていくようにしてもよい。この場合、
同図（ａ）に示されるように偏差の激［７い振動がある
場合には多数の振動カウント値ｎがカウントされ、同図
（ｂ）に示されるように偏差の振動が極めて緩やかな場
合には振動カウント値ｎはほとんどカウントされない。

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

この実施例では、振動カウント値ｎと比例ゲイン修正量
Ｆｐ　　（ｎ）との間に第２９図に示されるような関係
が与えられている。すなわち、振動カウント値が予め設
定された許容値ｎａ　　（＞０）以上である領域におい
てのみ、制御偏差の動向が振動的であるとしてこれに応
じた負のフィードフォワードゲイン修正量Ｆｐ　　（ｎ
）が設定されるようになっている。

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

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

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

これに対し、積分ゲイン調整モー　ドにおいては、第２
６図に示されるように、前記策１９図で説明した修正量
演算手段６８、積算値記憶手段６９、許容判定手段７０
、および微調整値設定手段７１と同様の修正量演算手段
８３、積算値記憶手段８４、許容判定手段８５、および
微調整値設定手段８６が備えられており、前記フィード
フォワードゲイン調整モードと同様に、偏差の積算値Δ
ｈに応じてフィードバック積分ゲイン微調整値ΔＫが設
定される。

フィードフォワードゲイン調整と異なっているのは、偏
差の積算値Σ（Δｈ）とゲイン修正量Ｆｉ　　（Σ（Δ
ｈ））との関係のみであり、両者の関係は第３０図に示
されるようになっている。すなわち、偏差の積算値Σ（
Δｈ）が正の許容値ｖ１以上の領域であっても、負の許
容値−■！以下の領域であっても、その絶対値に応じた
正の修正量Ｆｉ　　（Σ（Δｈ））が設定されるように
なっている。

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

まず、比例ゲイン調整モードでは、第３１図に示される
ように、フィードバックゲイン調整に先立ち、前記フィ
ードフォワードゲイン調整モードで設定された微調整値
ΔＫｆ＋に基づき、フィードフォワードゲインの微調整
をしておく　（ステップ５３１）。なお、図示はしない
が、各非線形補償手段３０．３９．４６においても、前
記アクチュエータ補正ゲイン設定モードおよびアクチュ
エータ不感帯補償微調整値で設定された補正ゲインＫａ
および不感帯補償機側整値ΔＷを取込んだ演算が行われ
るようにする。一方、フィードバック比例ゲイン微調整
値ΔＫＩｌをＯに設定するとともに、フィードバック比
例ゲインＫｐを予め設定されているゲイン標準値Ｋｐｏ
に設定し、これによってフィードバック比例ゲインＫｐ
の初期化を行う（ステップ５３２）。

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

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

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

この積分ゲイン調整モードでは、上記フィードフォワー
ドゲインＫ［ｆのみならず、記憶されたばかりの比例ゲ
イン微調整値ΔＫｐに基づいて比例ゲインＫｐの微調整
値も前もって行われる（ステップ５４１）。その後は、
前記第２１図に示されるフィードフォワードゲイン調整
モードの動作と同様に、フィードバック積分ゲインＫｉ
の初期化（ステップ５４２）が行われた後、試行掘削動
作と制御周期の偏差記憶（ステップ５４３）、その積算
値Σ（Δｈ））の算出（ステップ５４４）、ならびに積
分ゲインＫｉおよびその微調整値Δに１の修正（ステッ
プ５４７）が、上記積算値Σ（Δｈ））が許容条件を満
たすまで（ステップＳ４５．　５４６のいずれかでＮｏ
）続行され、許容条件を見たした時点（ステップＳ４５
．８４６でＹＥＳ）で、この時点での積算値Δに！が正
式なフィードバック積分ゲイン微調整値として設定され
、記憶される（ステップ５４８）。

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

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

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

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

（１）　　上記実施例では、フィードバックゲインとし
て比例ゲインおよび積分ゲインが導入されたものを示し
たが、比例ゲインのみが導入されたものや、微分ゲイン
が導入されたものについても適用が可能である。

（２）　　上記実施例では、フィードバック比例ゲイン
の調整に際し、偏差の振動状態を表わす値として振動カ
ウント値ｎを演算したが、これに代え、例えば偏差の絶
対値の積算値Σ１Δｈ１と偏差の積算値Σ（Δｈ）との
差を演算するようにしてもよい。

すなわち、第３３ＥＩ（ａ）に示されるように、偏差の
振動がほとんどない場合には、偏差の絶対値の積算値Σ
１Δｈ１と偏差の積算値Σ（Δｈ）とはほとんど等しく
、両者の差はほぼ０になるのに対し、第３３図（ｂ）に
示されるように顕著な振動性が見られる場合には、偏差
の積算値Σ（Δｈ）はほとんどＯとなるため、上記差は
非常に大きくなる。従って、この差の値から偏差の振動
性の度合を判定することが可能である。

この場合、上記差（Σ１Δｈ１−Σ（Δｈ））と修正量
との関係は例えば前記第２９図のグラフと同様に設定す
ればよく、また、前記と同様にして偏差の重みづけも可
能である。

（３）　　上記実施例では、フィードフォワード制御モ
ードおよびフィードバック制御モードの他、多数の調整
モードが切換可能な装置を示したが、本発明では、少な
くともフィードフォワードゲインまたはフィードバック
ゲインの微調整が行われれば、その効果を発揮すること
ができる。ただし、上記実施例のようにまず各検出器の
オフセット値調整およびアクチュエータの非線形補償の
微調整を行っておき、この状態で制御ゲインの調整を行
うようにすれば、アクチュエータの特性を十分に線形的
にした状態で制御ゲインが調整されることになり、より
理にかなった精度の高いゲイン調整が行われることにな
る。

（４）　　上記実施例では、本発明における「ゲインの
調整に関する値」としてゲイン微調整値Δに目。

ΔＫｐ、　Δに１を各々演算し、記憶するものを示した
が、これに代え、調整済みの新しいゲインＫｌｆ、Ｋｐ
　、Ｋｉそのものを記憶するようにしてもよい。

（５）　　本発明は、上記のような油圧ショベルの直線
掘削制御に限らず、フィードフォワード制御およびフィ
ードバック制御が実行される種々の油圧駆動機械の制御
に対して適用できるものである。

例えば、油圧クレーンの水平引込み制御や、大型油圧シ
ョベルにおける水平押出し、パケット傾角保持、自動復
帰制御についてのシステム等についても、上記実施例と
同様にして制御精度の向上を図ることができる。

〔発明の効果〕 以上のように本発明は、制御手段を通常制御モトと制御
ゲイン（フィードフォワードゲインまたはフィードバー
７クゲイン）調整モードとに切換可能とし、ゲイン調整
モードにおいて試行掘削動作を行ってこの時の制御偏差
から制御ゲインの調整に関する値を設定、記憶しておき
、その後、上記通常制御モードで上記記憶値を取込んだ
制御を行うようにしたものであるので、製造段階で１台
ずつ制御ゲインの微調整を行うのではなく、製品化後の
段階で簡単な操作により自動的に適切な制御ゲインの調
整を行うことができ、これにより、各アクチュエータの
動特性のばらつき等にかかわらず制御精度の向上を図る
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における油圧シラベルに設け
られたコントローラの入出力信号図、第２図は同コント
ローラのハード構成図、第３図は上記油圧シラベルによ
る法面掘削作業状態を示す正面図、第４図は通常制御モ
ードにおける上記コントローラの制御内容を示すブロッ
ク線図、第５図は同コントローラにおける非線形補償手
段の演算内容を示すブロック線図、第６図はアクチュエ
ータの動特性の一例を示すグラフ、第７図はアクチュエ
ータ不感帯補償値調整モードにおけるコントローラの制
御内容を示すブロック線図、第８図は同モードにおける
コントローラの第１の制御動作を示すフローチャート、
第９図は同動作において時間の経過とともに増大する出
力値とアクチュエータ位置との関係を示すグラフ、第１
０図は上記コントローラの第２の制御動作を示すフロー
チャート、第１１図は同動作において時間の経過ととも
に変化する出力値とアクチュエータ位置との関係を示す
グラフ、第１２図はアクチュエータへの出力と作動速度
とのヒステリシスを示すグラフ、第１３図は２つの不感
帯補償値を用いた制御例を示すグラフ、東１４図はアク
チュエータ補正ゲイン設定モードにおける上記コントロ
ーラの制御内容を示すブロック図、箪１５図は同コント
ローラにおいて設定される角度範囲を示す説明図、第１
６図は同コントローラにおいて求められる特性信体値と
標準値との関係を示すグラフ、第１７図はブームフィー
ドフォワードゲイン調整モードにおける上記コントロー
ラの制御内容を示すブロック線図、第１８図はパケット
フィードフォワードゲイン調整モードにおける上記コン
トローラの制御内容を示すブロック線図、第１９図はフ
ィードフォワードゲイン調整モードにおけるフィードフ
ォワードゲイン微調整値演算手段の演算内容を示すブロ
ック線図、第２０図は同モードにおいて求められる制御
１Ｍ差の積算値とフィードフォワードゲイン補正量との
関係を示すグラフ、第２１図は同モードにおけるコント
ローラの実際の制御動作を示すフローチャート、第２２
図（ａ）（ｂ）（ｃ）は制御偏差の重みづけを行う場合
の時間と重み係数、偏差、重みづけされた偏差との関係
をそれぞれ示すグラフ、第２３図はブームフィードバッ
クゲイン調整モードにおけるコントローラの制御内容を
示すブロック線図、第２４図はパケットフィードバック
ゲイン調整モードにおけるコントローラの制御内容を示
すブロック線図、第２５図はフィードバック比例ゲイン
調整モードにおけるフィードバックゲイン微調整値演算
手段の演算内容を示すブロック線図、第２６図はフィー
ドバック積分ゲイン調整モードにおけるフィードバック
ゲイン微調整値演算手段の演算内容を示すブロック線図
、茶２７図は上記フィードバック比例ゲイン調整モード
において用いられる振動カウント値の演算方法の一例を
示すグラフ、第２８図（ａ）（ｂ）は同振動カウント値
の演算方法の他の例を示すグラフ、第２９図は上記フィ
ードバック比例ゲイン調整モードにおいて求められる振
動カウント値と比例ゲイン修正量との関係を示すグラフ
、第３０図は上記フィードバック積分ゲイン調整モード
において求められる偏差の積算値とゲイン修正量との関
係を示すグラフ、第３１図は上記フィードバック比例ゲ
イン調整モードにおけるコントローラの実際の制御動作
を示すフローチャート、第３２図は上記フィードバック
積分ゲイン調整モードにおけるコントローラの実際の制
御動作を示すフローチャート、第３３図は偏差の振動状
態と偏差の絶対値の積算値から偏差の積算値を差し引い
た値との関係を説明するためのグラフである。 ２・・・ブーム、３・・・アーム、４・・・パケット、
５・・・ブームシリンダ（油圧駆動部）、６・・・アー
ムシリンダ（油圧駆動部）、７・・・パケットシリンダ
（油圧駆動部）、８・・・アーム角度検出器（検出手段
）、９・・・アーム角度検出器（検出手段）、１０・・
・パケット角度検出器（検出手段）、１５・・・モード
切換スイッチ（モード切換手段）、１６・・・コントロ
ーラ（制御手段）、３２・・・ブームシリンダフィード
フォワード演算手段、３３・・・ブームフィードフォワ
ードゲイン微調整値記憶手段（フィードフォワードゲイ
ン記憶手段）、３５．４１・・・比例積分手段（フィー
ドバック演算手段）、３６・・・ブームフィードバック
ゲイン微調整値記憶手段（フィードバックゲイン調整記
憶手段）、４２・・・パケットフィードバックゲイン微
調整値記憶手段（フィードバックゲイン調整記憶手段）
、４４・・・パケットフィードフォワードゲイン微調整
値記憶手段（フィードフォワードゲイン調整記憶手段）
、６３．６５．７２．７５・・・偏差記憶手段、６４・
・・ブームフィードフォワードゲイン微調整値演算手段
（フィードフォワードゲイン調整演算手段）、６６・・
・パケットフィードフォワードゲイン微調整値演算手段
（フィードフォワードゲイン調整演算手段）、７３・・
・ブームフィードバックゲイン微調整値演算手段（フィ
ードバックゲイン調整演算手段）、７６・・・パケット
フィードバックゲイン微調整値演算手段（フィードバッ
クゲイン調整演算手段）。 特許出願人　　　　　株式会社　神戸製鋼新式　理　人
　　　　　弁理士　　小谷　悦司同　　　　　　　弁理
士　　長１）　正向　　　　　　　弁理士　　伊藤　孝
夫第 図 オ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 第 Ｌる 第 【４ 第 に 図 第 図 第 図 ゲイン（ｆ、ｆ髪 Ｆρ（ｎ）↑ 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、油圧駆動部の駆動量を検出する検出手段と、この検
   出手段の検出信号が入力され、これに基づいて上記油圧
   駆動部の駆動制御を行う制御手段とを備え、この制御手
   段に、フィードバック制御量を演算するフィードバック
   演算手段と、フィードフォワード制御量を演算するフィ
   ードフォワード演算手段とが設けられた油圧駆動機械の
   自動制御装置において、上記制御手段のモードを通常制
   御モードとフィードフォワードゲイン調整モードとに切
   換えるモード切換手段と、上記フィードフォワードゲイ
   ン調整モードにおいて油圧駆動機械が試行動作した時の
   制御周期毎の制御偏差からフィードフォワードゲインの
   調整に関する値を演算するフィードフォワードゲイン調
   整演算手段と、この演算されたフィードフォワードゲイ
   ンの調整に関する値を記憶するフィードフォワードゲイ
   ン調整記憶手段とを備えるとともに、このフィードフォ
   ワードゲイン調整記憶手段により記憶された値を取込ん
   だ調整済みゲインで上記通常制御モードにおいて実際の
   フィードフォワード制御量を演算するように上記フィー
   ドフォワード演算手段を構成したことを特徴とする油圧
   駆動機械の自動制御装置。 ２、油圧駆動部の駆動量を検出する検出手段と、この検
   出手段の検出信号が入力され、これに基づいて上記油圧
   駆動部の駆動制御を行う制御手段とを備え、この制御手
   段に、フィードバック制御量を演算するフィードバック
   演算手段と、フィードフォワード制御量を演算するフィ
   ードフォワード演算手段とが設けられた油圧駆動機械の
   自動制御装置において、上記制御手段のモードを通常制
   御モードとフィードバックゲイン調整モードとに切換え
   るモード切換手段と、上記フィードバックゲイン調整モ
   ードにおいて油圧駆動機械が試行動作した時の制御周期
   毎の制御偏差からフィードバックゲインの調整に関する
   値を演算するフィードバックゲイン調整演算手段と、こ
   の演算されたフィードバックゲインの調整に関する値を
   記憶するフィードバックゲイン調整記憶手段とを備える
   とともに、このフィードバックゲイン調整記憶手段によ
   り記憶された値を取込んだ調整済みゲインで上記通常制
   御モードにおいて実際のフィードバック制御量を演算す
   るように上記フィードバック演算手段を構成したことを
   特徴とする油圧駆動機械の自動制御装置。