(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１リンク機構（106）及び第２リンク機構（108）を有する作業器具（104）を制御可能に作動させる装置（102）において、
制御信号発生手段（124）、
前記第１リンク機構（106）の位置と速度を検知し、それに応じて第１位置信号と第１速度信号を発生する手段（202）、
前記第２リンク機構（108）の位置と速度を検知し、それに応じて第２位置信号と第２速度信号を発生する手段（204）、
前記制御信号、前記第1,第２位置信号及び、前記第1,第２速度信号を受信し、前記制御信号、前記第1,第２位置信号及び、前記第1,第２速度信号の関数として、第１コマンド信号（C1）を発生する制御手段（130）、及び、
前記第１コマンド信号（C1）を受信し、それに応じてその関数として前記第１リンク機構（106）を作動させる手段（112）、を備え、
前記第１コマンド信号は、前記第１作動手段（112）と前記第２リンク機構（108）の間の動連成を最小にするようになっている装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載した装置（102）であって、
前記制御信号発生手段（124）が、第１制御レバー（126）を含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載した装置（102）であって、
前記制御信号発生手段（124）が、第２制御信号発生手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載した装置（102）であって、
前記制御信号発生手段（124）が、第1,第２制御レバー（126,128）を含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求の範囲第４項に記載した装置（102）であって、
前記第1,第２制御レバー（126,128）が、電子ジョイスティックであることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求の範囲第１項に記載した装置（102）であって、
前記第１作動手段（112）が、電子油圧オープンセンター方向制御弁（902）を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求の範囲第１項に記載した装置（102）であって、
前記第１作動手段（112）が、オープンセンター方向制御弁（702）及び電子油圧パイロット弁（704）を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求の範囲第１項に記載した装置（102）であって、
前記第１作動手段（112）が、電子油圧クローズセンター圧力補償方向制御弁（1002）を含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求の範囲第１項に記載した装置（102）であって、
前記第１作動手段（112）が、クローズセンター圧力補償方向制御弁（902）及び電子油圧パイロット弁を含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求の範囲第１項に記載した装置（102）であって、
前記第２リンク機構（108）の作動手段（114）を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求の範囲第10項に記載した装置（102）であって、
前記第1,第２作動手段（112,114）が、直列に結合されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求の範囲第10項に記載した装置（102）であって、
前記第1,第２作動手段（112,114）が、並列に結合されることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求の範囲第１項に記載した装置（102）であって、
前記制御手段（130）が、前記制御信号、前記第1,第２位置信号、及び前記第1,第２速度信号の関数として、第２コマンド信号（C2）を発生する手段を含み、
前記第２コマンド信号（C2）を受信し、それに応じてその関数として前記第２リンク機構（108）を作動させる手段（114）、を含み、
前記第２コマンド信号は、前記第２作動手段（11４）と前記第１リンク機構（106）の間の動連成を最小にするようになっていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求の範囲第13項に記載した装置（102）であって、
前記制御手段（130）が、前記制御信号を受信し、それに応じて所望の第１位置と速度信号、及び所望の第２位置と速度信号を発生する手段（302）を含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求の範囲第14項に記載した装置（102）であって、
前記制御手段（130）が、前記所望の第１位置と速度信号、及び前記所望の第２位置と速度信号を受信し、それに応じて第１位置と速度誤差信号、及び第２位置と速度誤差信号を発生する手段（304）を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求の範囲第15項に記載した装置（102）であって、
前記制御手段（130）が、前記第１位置と速度誤差信号、及び前記第２位置と速度誤差信号を受信し、それに応じて前記第１コマンド信号を決定する手段（306）を含むことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求の範囲第16項に記載した装置（102）であって、
前記コマンド信号決定手段（306）が、前記第１位置誤差信号に第１位置伝達関数を掛け、前記第１速度誤差信号に第１速度伝達関数を掛け、前記第２位置誤差信号に第２位置伝達関数を掛け、前記第２速度誤差信号に第２速度伝達関数を掛ける手段を含み、
前記第１コマンド信号は、その合計の関数であることを特徴とする装置。
【請求項１８】
少なくとも第１リンク機構（106）、第２リンク機構（108）及び第３リンク機構（110）を有する作業器具（104）を制御可能に作動させる装置（102）において、
制御信号発生手段（124）、
前記第１リンク機構（106）の位置と速度を検知し、それに応じて第１位置信号と第１速度信号を発生する手段（202）、
前記第２リンク機構（108）の位置と速度を検知し、それに応じて第２位置信号と第２速度信号を発生する手段（204）、
前記第３リンク機構（110）の位置と速度を検知し、それに応じて第３位置信号と第３速度信号を発生する手段（206）、
前記制御信号、前記第1,第2,第３位置信号及び、前記第1,第2,第３速度信号を受信し、前記制御信号、前記第1,第2,第３位置信号及び、前記第1,第2,第３速度信号の関数として、第１コマンド信号（C1）を発生し、前記制御信号、前記第1,第2,第３位置信号及び、前記第1,第2,第３速度信号の関数として、第２コマンド信号（C2）を発生し、前記制御信号、前記第1,第2,第３位置信号及び、前記第1,第2,第３速度信号の関数として、第３コマンド信号（C3）を発生する制御手段（130）、
前記第１コマンド信号（C1）を受信し、それに応じてその関数として前記第１リンク機構（106）を作動させる手段（112）、
前記第２コマンド信号（C2）を受信し、それに応じてその関数として前記第２リンク機構（108）を作動させる手段（114）、及び、
前記第３コマンド信号（C3）を受信し、それに応じてその関数として前記第３リンク機構（110）を作動させる手段（116）、を備え、
前記第１コマンド信号（C1）は、前記第１作動手段（112）と前記第2,第３リンク機構（108,110）の間の動連成を最小にするようになり、
前記第２コマンド信号（C2）は、前記第２作動手段（114）と前記第1,第３リンク機構（106,110）の間の動連成を最小にするようになり、
前記第３コマンド信号（C3）は、前記第３作動手段（116）と前記第1,第２リンク機構（106,108）の間の動連成を最小にするようになっている装置。
【請求項１９】
請求の範囲第18項に記載した装置（102）であって、
前記制御信号発生手段（124）が、第１制御レバー（126）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求の範囲第18項に記載した装置（102）であって、
前記制御信号発生手段（124）が、第２制御信号発生手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求の範囲第20項に記載した装置（102）であって、
前記制御信号発生手段（124）が、第1,第２制御レバー（126,128）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求の範囲第21項に記載した装置（102）であって、
前記第1,第２制御レバー（126,128）が、電子ジョイスティックであることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求の範囲第18項に記載した装置（102）であって、
前記制御手段（130）が、前記制御信号を受信し、それに応じて所望の第１位置と速度信号、所望の第２位置と速度信号、及び所望の第３位置と速度信号を発生する手段（302）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求の範囲第23項に記載した装置（102）であって、
前記制御手段（130）が、前記所望の第１位置と速度信号、前記所望の第２位置と速度信号、及び前記所望の第３位置と速度信号を受信し、それに応じて第１位置と速度誤差信号、第２位置と速度誤差信号、及び第３位置と速度誤差信号を発生する手段（304）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求の範囲第24項に記載した装置（102）であって、
前記制御手段（130）が、前記第１位置と速度誤差信号、前記第２位置と速度誤差信号、及び前記第３位置と速度誤差信号を受信し、それに応じて前記第1,第2,第３コマンド信号を決定する手段（306）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求の範囲第25項に記載した装置（102）であって、前記コマンド信号決定手段（306）が、
前記第１位置誤差信号に第１位置伝達関数を掛け、前記第１速度誤差信号に第１速度伝達関数を掛け、前記第２位置誤差信号に第２位置伝達関数を掛け、前記第２速度誤差信号に第２速度伝達関数を掛け、第３位置誤差信号に第３位置伝達関数を掛け、前記第３速度誤差信号に第３速度伝達関数を掛ける手段を含み、前記第１コマンド信号はその合計の関数であり、
前記第１位置誤差信号に第４位置伝達関数を掛け、前記第１速度誤差信号に第４速度伝達関数を掛け、前記第２位置誤差信号に第５位置伝達関数を掛け、前記第２速度誤差信号に第５速度伝達関数を掛け、第３位置誤差信号に第６位置伝達関数を掛け、前記第３速度誤差信号に第６速度伝達関数を掛ける手段を含み、前記第２コマンド信号はその合計の関数であり、
前記第１位置誤差信号に第７位置伝達関数を掛け、前記第１速度誤差信号に第７速度伝達関数を掛け、前記第２位置誤差信号に第８位置伝達関数を掛け、前記第２速度誤差信号に第８速度伝達関数を掛け、第３位置誤差信号に第９位置伝達関数を掛け、前記第３速度誤差信号に第９速度伝達関数を掛ける手段を含み、前記第３コマンド信号はその合計の関数である、
ことを特徴とする装置。
【請求項２７】
少なくとも第１リンク機構（106）及び第２リンク機構（108）を有する作業器具（104）を制御可能に作動させる装置（102）において、
第1,第２制御信号を発生する手段（124）、
前記第１リンク機構（106）の位置と速度を検知し、それに応じて第１位置信号と第１速度信号を発生する手段（202）、
前記第２リンク機構（108）の位置と速度を検知し、それに応じて第２位置信号と第２速度信号を発生する手段（204）、
前記第1,第２制御信号、前記第1,第２位置信号及び、前記第1,第２速度信号を受信し、前記第1,第２制御信号、前記第1,第２位置信号及び、前記第1,第２速度信号の関数として、第１コマンド信号（C1）を発生する制御手段（130）、
前記第１コマンド信号（C1）を受信し、それに応じてその関数として前記第１リンク機構（106）を作動させる手段（112）、を備え、
前記第１コマンド信号は、前記第１作動手段（112）と前記第２リンク機構（108）の間の動連成を最小にするようになっている装置。
【請求項２８】
少なくとも第１リンク機構（106）、第２リンク機構（108）、及び第３リンク機構（110）を有する作業器具（104）を制御可能に作動させる装置（102）において、
第1,第２制御信号発生手段（124）、
前記第１リンク機構（106）の位置と速度を検知し、それに応じて第１位置信号と第１速度信号を発生する手段（202）、
前記第２リンク機構（108）の位置と速度を検知し、それに応じて第２位置信号と第２速度信号を発生する手段（204）、
前記第３リンク機構（110）の位置と速度を検知し、それに応じて第３位置信号と第３速度信号を発生する手段（206）、
前記第1,第２制御信号、前記第1,第2,第３位置信号及び、前記第1,第2,第３速度信号を受信し、前記制御信号、前記第1,第2,第３位置信号及び、前記第1,第2,第３速度信号の関数として、第１コマンド信号（C1）を発生し、前記第1,第２制御信号、前記第1,第2,第３位置信号及び、前記第1,第2,第３速度信号の関数として、第２コマンド信号（C2）を発生し、前記第1,第２制御信号、前記第1,第2,第３位置信号及び、前記第1,第2,第３速度信号の関数として、第３コマンド信号（C3）を発生する制御手段（130）、
前記第１コマンド信号（C1）を受信し、それに応じてその関数として前記第１リンク機構（106）を作動させる手段（112）、
前記第２コマンド信号（C2）を受信し、それに応じてその関数として前記第２リンク機構（108）を作動させる手段（114）、及び、
前記第３コマンド信号（C3）を受信し、それに応じてその関数として前記第３リンク機構（110）を作動させる手段（116）、を備え、
前記第１コマンド信号（C1）は、前記第１作動手段（112）と前記第2,第３リンク機構（108,110）の間の動連成を最小にするようになり、
前記第２コマンド信号（C2）は、前記第２作動手段（114）と前記第1,第３リンク機構（106,110）の間の動連成を最小にするようになり、
前記第３コマンド信号（C3）は、前記第３作動手段（116）と前記第1,第２リンク機構（106,108）の間の動連成を最小にするようになっている装置。
【請求項２９】
少なくとも第１リンク機構（106）及び第２リンク機構（108）を有する作業器具（104）を制御可能に作動させる作業用車両の装置（102）で、
作業用車両が制御信号発生手段（124）、前記第1,第２リンク機構（106,108）の位置と速度を検知し、それに応じて第1,第２位置信号と第1,第２速度信号を発生する手段（202,204）を有する作業用車両の装置において、
前記制御信号、前記第1,第２位置信号及び、前記第1,第２速度信号を受信し、前記制御信号、前記第1,第２位置信号及び、前記第1,第２速度信号の関数として、第１コマンド信号（C1）を発生する制御手段（130）、及び、
前記第１コマンド信号（C1）を受信し、それに応じてその関数として前記第１リンク機構（106）を作動させる手段（112）、を備え、
前記第１コマンド信号は、前記第１作動手段（112）と前記第２リンク機構（108）の間の動連成を最小にするようになっている装置。
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、一般に作業器具の制御システムに関し、より詳しくは複数の多段自由リンク機構を有する作業器具の制御システムに関する。
〔従来の技術〕
従来の土移動機械は、複数の多段自由リンク機構を有する油圧作業器具を使用する。例えば、フロントエンドローダーは、穴を掘り、バケットに荷を積み、捨てる作業器具を使用する。典型的には、作業器具はブームとバケットの少なくとも２つのリンク機構を含む。個々のリンク機構は、制御された動きを行うためには、少なくとも１つの油圧シリンダーにより作動する。
他の例は、油圧掘削機（HE）である。HEの作業器具は、一般にブーム、スティック、バケットの３つのリンク機構を有する。さらに、ピボット点の周りの器具の回転又はHEの運転台の回転により、器具自体の回転動きが油圧により提供される。
両方の車両で油圧シリンダーの作動は、１連の機械的レバーの動きを通して与えられる。個々の機械的レバーは油圧方向制御弁に機械的に結合し、それが制御可能に個々の油圧シリンダーに油圧流体の流れを提供する。通常は、個々の回路は少なくとも１つの方向制御弁を含む。方向制御弁は、制御レバーに直接結合しても、油圧パイロットシステムを通して油圧的に結合してもよい。
運転者は、特定のリンク機構の動きを行うため、１つの制御レバーを制御可能に操作する。制御レバーの特定の軸に沿った動きが、特定のリンク機構の応答する動きを行わせる。例えば、HEではそれぞれ１つの軸に沿って可動の４つの別のレバーが設けられる。特定のレバーの動きが、個々のリンク機構の動きを行わせるようにしてもよい。又は、２つの直交する軸に沿って可動なレバーが、２つのリンク機構の制御を提供するようにしてもよい。
最近、幾つかのシステムでは電子ジョイスティックを採用した。これらのジョイスティックは、ハンドルの動きに応じて電子信号を発生する。一般にマイクロプロセッサーベースの制御機が、電子信号を機械言語に翻訳処理し、電子油圧方向制御弁又はパイロット制御弁を制御可能に作動させ、シリンダーへの油圧流体流れを与える。
このようなシステムで、器具の終端点を制御可能に位置させ又は動かすためには、運転者は同時に少なくとも２つの制御レバーを作動させなければならない。高程度に正確にするためには、高度の経験を有する運転者が要求される。
運転者の要求される技術レベルを低くするため、作業器具の作業サイクル又は作業サイクルの一部を自動化又は半自動化する努力がされてきた。最も好ましい態様の１つは、線形動き制御である。上述したシステムでは、線形動きを達成するためには、運転者は同時に油圧掘削機の少なくとも２つの制御レバーを作動させなければならない。自動化又は半自動化したシステムでは、運転者は作業器具を適当なモードに置き、１つの制御レバーを作動させればよい。それに応じて、制御機は、制御弁に要求される信号を発生し、所望の動きを与える。
しかし、上述したシステムのどれでも、複数のリンク機構のマニュアル、オートマチック又はセミオートマチックの作動は、実質的に動的効果がある。これまでのシステムでは、これらの効果を補償するものはない。
動的効果は、個々の器具回路の油体積共振の結果である。個々の回路の共振周波数は異なり、個々のリンク機構にかかる力及び、（個々のシリンダーの線形伸びと通路体積により決まる）個々の回路の油の円柱の長さの関数として変化する。リンク機構にかかる力は、器具上の負荷と個々の油圧シリンダーからリンク機構にかかる個々の力の関数である。
上述したように、個々の共振周波数は動的である即ち連続的に変化する。個々の油圧シリンダーが伸び縮みするとき、個々のシリンダーによりリンク機構にかかる力は、油圧シリンダーが他の回路を共振モードにし、その結果所望のパスの正確さが著しく低下するという問題がある。これは器具の回路間の動連成即ち「クロストーク（cross−talk）」として知られている。個々の油圧回路は、他の回路を反対に動かす可能性がある。その結果、１つの油圧回路が多段リンク機構の器具で使用されるとき、クロストークが起こり、システムの応答の正確さが落ちる可能性がある。
本発明は、上述の問題の１つ又はそれ以上を克服することを目的とする。
〔発明の開示〕
本発明の１態様では、作業器具を制御可能に作動させる装置が開示される。作業器具は、少なくとも第１リンク機構及び第２リンク機構を有する。装置は制御信号を発生し、また第1,第２リンク機構の位置と速度を検知する。装置は制御信号及び位置と速度信号の関数としてコマンド信号を発生する。コマンド信号は、第1,第２リンク機構の間のクロストークが最小になるように、第１リンク機構の作動を制御する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例の第1,第2,第３リンク機構、それぞれの作動手段、及び制御手段を有する作業器具の様式化した図である。
図２は、図１の制御手段と位置と速度入力センサーのブロック図である。
図３は、多変量制御手段を含む、図１の制御手段の詳細ブロック図である。
図４は、図３の多変量制御手段で使用される等式である。
図５は、本発明の実施例の図１の直列油圧回路と制御手段の様式化した図である。
図６は、本発明の実施例の図１の並列油圧回路と制御手段の様式化した図である。
図７は、図１の１つの作動手段の様式化した図であり、オープンセンター方向制御弁と電磁油圧パイロット弁を含む。
図８は、図１の１つの作動手段の様式化した図であり、クローズセンター圧力補償方向制御弁と電磁油圧パイロット弁を含む。
図９は、図１の１つの作動手段の様式化した図であり、電磁油圧オープンセンター方向制御弁を含む。
図10は、図１の１つの作動手段の様式化した図であり、電磁油圧クローズセンター方向制御弁を含む。
〔発明実施のための最良の形態〕
図１を参照すると、本発明即ち装置102は土移動車両の作業器具104を制御するため使われる。図示する作業器具104は油圧掘削機のものである。しかし、本発明は各種の他の土移動車両例えばフロントエンドローダー又はモーターグレーダー等の作業器具に適用することができる。
油圧掘削機の作業器具104は、第1,第2,第３リンク機構106,108,110（ブーム、スティック、バケット）を備える。しかし、上述したように、本発明は例えば２つのリンク機構しか持たない作業器具又は多数のＮのリンク機構を有する作業器具等の各種の他の配置に利点を与える。次の記述は、油圧掘削機即ち３つのリンク機構を有する作業器具に関する。しかし、本発明は２つのリンク機構しか持たない作業器具又は多数のＮのリンク機構を有する作業器具のも同様に適用できることは理解できる。
手段124が少なくとも１つの制御信号を発生する。１実施例では、制御信号発生手段124は第1,第２制御ハンドル126,128を含む。好適な実施例では、制御ハンドル126,128は好適な軸に沿った又はその周りの動きに応じて電子信号を発生する電子ジョイスティックである。
図１と２を参照すると、制御手段130は制御信号、第1,第2,第３位置信号、第1,第2,第３速度信号を受信し、制御信号、第1,第2,第３位置信号、第1,第2,第３速度信号の関数として第１コマンド信号（C1）を発生する。
制御手段130はまた制御信号、第1,第2,第３位置信号、第1,第2,第３速度信号の関数として第２コマンド信号（C2）を発生し、制御信号、第1,第2,第３位置信号、第1,第2,第３速度信号の関数として第３コマンド信号（C3）を発生する。
図２を参照すると、手段202が第１リンク機構106の位置と速度を検知し、それに応じて第１位置信号と第１速度信号を発生する。
手段204が第２リンク機構108の位置と速度を検知し、それに応じて第２位置信号と第２速度信号を発生する。
手段206が第３リンク機構110の位置と速度を検知し、それに応じて第３位置信号と第３速度信号を発生する。
手段202,204,206は、線形と角度位置及び速度を検知するようにしてもよい。
第１実施例では、個々の位置と速度検知手段202,204,206は、RF線形位置センサーを含む。RF位置センサーがシリンダーの線形伸びを検知する。１実施例では、RFセンサーがシリンダーの線形速度を検知する。他の実施例では、別体の速度センサー、例えばDCロータリー発電機がシリンダーに結合し、それが回転速度に応じた電子信号を発生する。さらに他の実施例では、制御手段130が個々の速度を位置信号の微分として評価する。
第２実施例では、個々の位置と速度検知手段202,204,206は、ロータリーエンコーダーを含み、個々のリンク機構106,108,110のそれぞれのピボット点の周りの動きを示す信号を発生する。
手段112が第１コマンド信号（C1）を受信し、それに応じてその関数として第１リンク機構106を作動させる。
手段114が第２コマンド信号（C2）を受信し、それに応じてその関数として第２リンク機構108を作動させる。
手段116が第３コマンド信号（C3）を受信し、それに応じてその関数として第３リンク機構110を作動させる。
好適な実施例では、第1,第2,第３作動手段112,114,116は、それぞれ２つの油圧シリンダー118、１つの油圧シリンダー120、及び１つの油圧シリンダー122を含む。
第１コマンド信号は、第１作動手段112と第2,第３リンク機構108,110、作動手段114,116との間のクロストークを最小化するのに適合する。
第２コマンド信号は、第２作動手段114と第1,第３リンク機構106,110、作動手段112,116との間のクロストークを最小化するのに適合する。
第３コマンド信号は、第３作動手段116と第1,第２リンク機構106,108、作動手段112,114との間のクロストークを最小化するのに適合する。
「クロストーク」即ち動連成という言葉は、１つの油圧回路の作動が他の油圧回路に対して持つ影響作動を示す。（リンク機構と個々のシリンダーを含む）個々の油圧回路は、動的油体積共振周波数を有する。作業器具のリンク機構は相互に動くので、個々のリンク機構の動的挙動即ち油体積共振周波数は変化する。しばしば、リンク機構の油体積共振周波数は重なり合う。慣性荷重例えばバケットの中の材料も又、個々の油体積共振周波数に影響し、強制する機能を与え、励起させる。本発明は、油圧回路間のクロストークを補償し、それにより動連成を減少させる。
図５の１実施例を参照すると、作動手段112,114は油圧回路502に並列に結合されている。ポンプ504が圧力油圧流体を作動手段112,114に提供する。フィードバツク制御弁506が荷重補償をポンプ504に提供する。
他の実施例の図６を参照すると、作動手段112,114が油圧回路602内に直列に結合している。ポンプ604（ここでは補償されないように示す）が、圧力油圧流体を作動手段112,114に提供する。
１つの実施例の図７を参照すると、個々の作動手段112,114,116はオープンセンター方向制御弁702とパイロット制御弁704を含む。
他の実施例の図８を参照すると、個々の作動手段112,114,116はクローズセンター圧力補償方向制御弁802とパイロット制御弁804を含む。
さらに他の実施例の図９を参照すると、個々の作動手段112,114,116は電子油圧オープンセンター方向制御弁902を含む。
他の実施例の図10のを参照すると、個々の作動手段112,114,116は電子油圧クローズセンター圧力補償方向制御弁1002を含む。
図５〜10に記述し示した油圧回路及びその変形は、公知である。図５〜10について記述した油圧回路の実施例は、例示のためだけのものである。明らかに本発明はこのような配置に限定されず、例えば、直列と並列の複合油圧回路又は変形を含む回路又は前述の方向制御弁の複合等の配置に同様に適用することができる。
好適な実施例では、制御手段130はコントローラー208を含む。コントローラー208は、センサー情報を受信し、個々の作動手段を制御可能に作動させるデジタルコントローラーであるのが好ましい。コントローラー210はマイクロプロセッサーに基づくものが好ましい。１つの好適なマイクロプロセッサーは、イリノイ州シャウンバーグのモトローラ社から得られるMC68332である。
図３を参照すると、制御手段130は制御信号を受信し、それに応じて所望の第１位置と速度信号、所望の第２位置と速度信号、所望の第３位置と速度信号を発生する。本発明は、多くの制御システム即ちマニュアル、オートマチック、セミオートマチックに使い作業することができる。
例えば、指示した軌道に沿ったリンク機構上の点の直線動きが与えられるセミオートマチック制御システムでは、１つの制御信号がその点の所望の位置と速度を示す。他のシステム又はモードでは、マニュアル又は他のオートマチックモードが与えられる。
所望の位置と速度信号発生手段302が制御信号を受信し、制御システムの現在のモードに従って、個々のリンク機構の所望の位置と速度に対応する所望の位置と速度信号を決める。
制御手段130は、所望の位置と速度信号及び位置と速度信号を受信し、個々の信号を比較し、それに応じて速度と位置誤差信号を発生する手段304を含む。
制御手段130は、また速度と位置誤差信号を受信し、それに応じてコマンド信号を決定する手段306を含む。
コマンド信号決定手段306は、位置誤差信号に第１位置伝達関数を掛け、第１速度誤差信号に第１速度伝達関数を掛け、第２位置誤差信号に第２位置伝達関数を掛け、第２速度誤差信号に第２速度伝達関数を掛け、第３位置誤差信号に第３位置伝達関数を掛け、第３速度誤差信号に第３速度伝達関数を掛ける手段を含む。第１コマンド信号（C1）は、上述の積の合計の関数である。
一般に、ｎのリンク機構を有する作業器具用のコマンド信号は、図４にも示す次式により決まる。
0003614171.tif 000002
ここに、
C1＝第１コマンド信号
C2＝第２コマンド信号
Cn＝第ｎコマンド信号
PE1＝第１位置誤差信号
PE2＝第２位置誤差信号
PEn＝第ｎ位置誤差信号
VE1＝第１速度誤差信号
VE2＝第２速度誤差信号
VEn＝第ｎ速度誤差信号
Hp11,Hv11＝コマンドC1用の第１位置と速度伝達関数
Hp12,Hv12＝コマンドC1用の第２位置と速度伝達関数
Hp1n,Hv1n＝コマンドC1用の第ｎ位置と速度伝達関数
Hp21,Hv21＝コマンドC2用の第１位置と速度伝達関数
Hp22,Hv22＝コマンドC2用の第２位置と速度伝達関数
Hp2n,Hv2n＝コマンドC2用の第ｎ位置と速度伝達関数
Hpn1,Hvn1＝コマンドCn用の第１位置と速度伝達関数
Hpnn,Hvnn＝コマンドCn用の第２位置と速度伝達関数
Hpnn,Hvnn＝コマンドCn用の第ｎ位置と速度伝達関数
伝達関数は、作業器具のリンク機構の配置／仕様により、リンク機構の力学の経験的測定に基づき合成される。
制御マトリックス（Ｈ）は、次のシステムモデルから導かれる。
1.  器具の回路の動的動きの線形伝達関数モデル
2.  器具の回路モデルの誤差又は誤りをリンク機構の結合構造の変化として記述する線形伝達関数モデル
3.  要求される追跡の正確さの性能に合うゲインとバンド幅を記述する性能モデル
4.  （位置と速度）センサーノイズの周波数特性を記述する線形伝達関数モデル線形移送モデルは経験上のデータに基づき、結合項を含む。線形移送モデルは、動的信号アナライザーを使って導かれる。１つの好適な動的信号アナライザーは、カリフォルニア州パロアルトのヒューレットパッカード社の動的信号アナライザーHP3566Aである。性能モデルは、所望のシステムの応答の正確さによる。線形ノイズ線形移送モデルは、実験室試験で決められる。
上述のモデルで決まるシステムのモデルは、標準の従来技術を使用して、状態空間表示に変換される。状態空間システム（Ｐ）は、次のように仕切られる。
0003614171.tif 000003
ここに、X1は外乱入力、X2は制御入力、Y1は最小化すべき誤差、Y2は制御手段130に供給される出力測定値である。
制御マトリックスＨは、コマンドされた用具の回路の油圧シリンダーの位置、速度と実際のシリンダーの位置、速度の誤差を追跡するように導かれる。制御マトリックスＨは、次の方法を使って導かれる。
1.  システムモデルＰを導く
2.  初期の制御マトリックスＨを合成する
3.  全ての性能目標が満たされると、現在の制御マトリックスＨが使用される
4.  全ての性能目標が満たされないと、Ｐが測定され、制御マトリックスＨが再度合成される
5.  全ての性能目標が満たされるまでステップ３−４を繰り返す。
好適な実施例では、制御マトリックスＨは、Ｈ無限大法（Ｈ−infinity method）を使って合成される。Ｈ無限大法は、米国電気電子通信学会誌の自動制御Vl.34,No.8（1989年８月）のドイルJ.C.らの「標準H2とＨ無限制御問題の状態空間解法」に要約され、それをここに参照して組み込む。
好適な実施例では、状態空間システムＰは、ミュー解析法（mu−analysis method）を使って得られるマトリックスにより測定される。ミュー解析法は米国電気電子通信学会誌の決定と制御（1982年12月）629−636頁のドイルJ.C.らの「組織化した不確実性の性能と耐久性解析」に開示されていて、それをここに参照して組み込む。
伝達関数の一般形式は次の通りである。
0003614171.tif 000004
〔産業上の適用性〕
図を参照すると、動作において本発明102は、作業器具を構成するリンク機構の安定し正確な制御を提供する。記述のためのみに、本発明は油圧掘削機に関して記述した。しかし、本発明は広い範囲の作業器具に同様に適用することができる。その結果、本発明はこのような車両又はリンク機構配置に特に制限されない。
上述したように、本発明は広い範囲の作業器具制御モードで同様によく働く。例えば、作業器具は、マニュアル、セミオートマチック、又はオートマチックモードで作動する。マニュアルモードでは運転者が１対の電子ジョイスティックを通じてリンク機構を動かすのが好ましい。制御手段130は、信号とフィードバック信号を受信する。個々のリンク機構の所望の応答特性（位置、速度）を決める１連の規則に従い、制御手段は所望の位置と速度を決め、引き続き位置と速度の誤差を決める。上述したように、制御手段130は、所望の誤差信号をフィルターを通し、個々の油圧回路のための個々のコマンド信号を決める。個々のコマンドは、個々の回路のそれぞれの位置と速度の誤差の関数である。これにより、制御手段が位置と速度伝達関数を通して、所望の動きを行わせ、同時に油圧回路間のクロストークの効果を最小にすることができる。
本発明は、またセミオートマチック、又はオートマチックモードで働くことができる。例えば、作業器具上の点、例えばバケットリンク機構の終端部の線形動きは、１つの制御レバーで運転者が制御することができるセミオートマチックモードで与えられる。作業器具の個々のリンク機構の所望の位置と速度の信号は、制御信号の関数として決められる。その後、制御器が上述したのと同じように働く。
制御器により実行される伝達関数は、作業器具の特性による。伝達関数は、上述したように経験的測定に基づく。
本発明の他の態様、目的、及び利点は図面、明細書、請求の範囲から得られるであろう。
【図１】
0003614171.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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