(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を有するとともに、関節部を介して相互に接続された少なくとも一対のアーム部材を有する関節式アーム機構の該アーム部材をシリンダ式アクチュエータで駆動する際に、上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、該シリンダ式アクチュエータを制御する建設機械の制御装置において、
アーム機構操作レバーの操作位置情報から上記の各アーム部材を所定の姿勢にする演算制御目標値を求めるとともに、自己及び自己以外の他のアーム部材の実際の姿勢情報から該作業部材の実際の位置情報を求め、当該作業部材の実際の位置情報から自己のアーム部材のための制御系の実制御目標値を求め、該実制御目標値及び該演算制御目標値に所定の重み情報を付加することにより合成制御目標値を求めて、該合成制御目標値に基づいて、該一対のアーム部材のうちの所望のアーム部材が所定の姿勢となるように、該シリンダ式アクチュエータを制御すべく構成されたことを特徴とする、建設機械の制御装置。
【請求項２】
建設機械本体と、
該建設機械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を有するとともに、関節部を介して相互に接続された少なくとも一対のアーム部材を有する関節式アーム機構と、
伸縮動作を行なうことにより該アーム機構を駆動する複数のシリンダ式アクチュエータを有するシリンダ式アクチュエータ機構と、
アーム機構操作レバーの操作位置情報から演算制御目標値を求める演算制御目標値設定手段と、
該演算制御目標値設定手段で得られた該演算制御目標値に基づいて、上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、該シリンダ式アクチュエータを制御する制御手段とをそなえ、
該制御手段が、
該一対のアーム部材のうちの所望のアーム部材について、自己及び自己以外の他のアーム部材の実際の姿勢情報から該作業部材の実際の位置情報を求め、当該作業部材の実際の位置情報から自己のアーム部材のための制御系の実制御目標値を求める実制御目標値演算手段と、
該実制御目標値演算手段で得られた該実制御目標値と該演算制御目標値設定手段で得られた該演算制御目標値とから合成制御目標値を求める合成制御目標値演算手段と、
該合成制御目標値演算手段で得られた該合成制御目標値に基づいて、上記所望のアーム部材が所定の姿勢となるように、該シリンダ式アクチュエータを制御する制御系とをそなえ、
該合成制御目標値演算手段が、該実制御目標値及び該演算制御目標値に所定の重み情報を付加して該合成制御目標値を求めるように構成されたことを特徴とする、建設機械の制御装置。
【請求項３】
該制御系が、該合成制御目標値演算手段で得られた該合成制御目標値とアーム部材姿勢検出手段にて検出された上記各アーム部材の姿勢情報とに基づいて、上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、該シリンダ式アクチュエータをフィードバック制御するように構成されていることを特徴とする、請求項２記載の建設機械の制御装置。
【請求項４】
該アーム部材姿勢検出手段が、該シリンダ式アクチュエータの伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成されたことを特徴とする、請求項３記載の建設機械の制御装置。
【請求項５】
建設機械本体と、
該建設機械本体に対して、一端が回動可能に接続されるブームと、
該ブームに対して一端が該関節部を介して回動可能に接続されるとともに、先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケットを他端に枢着されるスティックと、
該建設機械本体と該ブームとの間に介装され、端部間の距離が伸縮することにより該ブームを該建設機械本体に対して回転させるブーム油圧シリンダと、
該ブームと該スティックとの間に介装され、端部間の距離が伸縮することにより、該スティックを該ブームに対して回転させるスティック油圧シリンダと、
アーム機構操作レバーの操作位置情報からスティック制御のためのスティック制御目標値を求めるスティック制御目標値設定手段と、
該スティック制御目標値設定手段で得られた該スティック制御目標値に基づいて、該スティック油圧シリンダを制御するスティック制御系とをそなえるとともに、
該アーム機構操作レバーの操作位置情報からブーム制御のためのブーム制御目標値を求めるブーム制御目標値設定手段と、
該ブーム及び該スティックの実際の姿勢情報から該バケットの実際の位置情報を求め、当該バケットの実際の位置情報からブーム制御のための実ブーム制御目標値を求める実ブーム制御目標値演算手段と、
該実ブーム制御目標値演算手段で得られた該実ブーム制御目標値と該ブーム制御目標値設定手段で得られた該ブーム制御目標値とから合成ブーム制御目標値を求める合成ブーム制御目標値演算手段と、
該合成ブーム制御目標値演算手段で得られた該合成ブーム制御目標値に基づいて、該ブームが所定の姿勢となるように、該ブーム油圧シリンダを制御するブーム制御系とをそなえ、
該合成ブーム制御目標値演算手段が、該実ブーム制御目標値及び該ブーム制御目標値に所定の重み情報を付加して該合成ブーム制御目標値を求めるように構成されていることを特徴とする、建設機械の制御装置。
【請求項６】
該スティック制御系が、該スティック制御目標値とスティック姿勢検出手段にて検出された該スティックの姿勢情報とに基づいて、該スティック油圧シリンダをフィードバック制御するように構成されるとともに、
該ブーム制御系が、該合成ブーム制御目標値とブーム姿勢検出手段にて検出された該ブームの姿勢情報とに基づいて、該ブームが所定の姿勢となるように、該ブーム油圧シリンダをフィードバック制御するように構成されていることを特徴とする、請求項５記載の建設機械の制御装置。
【請求項７】
該スティック姿勢検出手段が、該スティック油圧シリンダの伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成されるとともに、
該ブーム姿勢検出手段が、該ブーム油圧シリンダの伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成されたことを特徴とする、請求項６記載の建設機械の制御装置。
【請求項８】
該実ブーム制御目標値演算手段が、上記ブーム及びスティックの実際の姿勢情報から該バケットの歯先位置情報を演算するバケット歯先位置演算部と、該バケット歯先位置演算部で得られた該バケットの歯先位置情報から該実ブーム制御目標値を求める実ブーム制御目標値演算部とをそなえて構成されたことを特徴とする、請求項５記載の建設機械の制御装置。
【請求項９】
該合成ブーム制御目標値演算手段で付加される該重み情報が、０以上１以下の数値をとるように設定されていることを特徴とする、請求項５または請求項８に記載の建設機械の制御装置。
【請求項１０】
該合成ブーム制御目標値演算手段が、該ブーム制御目標値に第１重み係数を付加するとともに、該実ブーム制御目標値に第２の重み係数を付加して、該合成ブーム制御目標値を求めるように構成されていることを特徴とする、請求項５または請求項８に記載の建設機械の制御装置。
【請求項１１】
該合成ブーム制御目標値演算手段で付加される上記の第１重み係数及び第２重み係数が、共に０以上１以下の数値をとるように設定されていることを特徴とする、請求項１０記載の建設機械の制御装置。
【請求項１２】
上記の第１重み係数及び第２重み係数の和が１となるように設定されていることを特徴とする、請求項１０記載の建設機械の制御装置。
【請求項１３】
該合成ブーム制御目標値演算手段で付加される該第１重み係数が、該スティック油圧シリンダの伸長量が大きくなるほど小さくなるように設定されていることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の建設機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地面を掘削する油圧ショベル等の建設機械に関し、特にかかる建設機械の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械は、図１４に示すように、無限軌条部５００Ａを有する下部走行体５００上に、運転操作室（キャビン）６００付きの上部旋回体（建設機械本体）１００をそなえており、更にこの上部旋回体１００に、ブーム２００，スティック３００，バケット４００からなる関節式アーム機構を装備した構成となっている。
【０００３】
そして、ストロークセンサ２１０，２２０，２３０にて得られた、ブーム２００，スティック３００，バケット４００の各伸縮変位情報に基づき、ブーム２００，スティック３００，バケット４００を適宜それぞれ油圧シリンダ１２０，１２１，１２２で駆動して、バケットの進行方向或いはバケットの姿勢を一定に保って掘削できるようになっており、これにより、バケットのごとき作業部材の位置と姿勢の制御を正確に且つ安定して行ない得るようになっている。
【０００４】
ここで、このような油圧ショベルによる建設作業においては、地面の水平均し（法面形成）など、バケット４００の歯先を直線的に動かす動作（バケット歯先直線掘削モードと呼ばれる）が必要な場合がある。この場合、油圧ショベルの制御装置では、ブーム２００（油圧シリンダ１２０），スティック３００（油圧シリンダ１２１）をそれぞれ電磁弁などを用いて電気的に独立してフィードバック制御することにより上記の動作を実現している。
【０００５】
具体的には、例えば、スティック３００用の操作レバー（以下、スティック操作レバーという）の操作位置から得られる目標バケット歯先位置に基づいて各油圧シリンダ１２０，１２１の目標位置（制御目標値）を所定の演算により求め、得られた目標値に基づいて各油圧シリンダ１２０，１２１をそれぞれ独立してフィードバック制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の油圧ショベルの制御装置では、目標バケット歯先位置から得られた制御目標値に基づいて、各油圧シリンダ１２０，１２１をそれぞれ独立してフィードバック制御するので、例えば、バケット４００が建設機械本体１００に対して遠方に位置した状態からスティック３００を建設機械本体１００側へ引いてバケット４００の歯先を直線的に動かそうとする場合に、ブーム２００の位置偏差が小さく（遅れが少ない）、スティック３００の位置偏差が大きい（遅れが多い）と、実際のバケット４００の歯先位置が目標位置（目標法面）より上方へずれた状態となってしまい、結果として法面の仕上げ精度が大幅に低下してしまうという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、アーム部材（ブームあるいはスティック）の実際の位置（姿勢）を考慮しながらアーム部材の動作を制御することにより、所定の建設作業を高精度に行なえるようにした、建設機械の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の建設機械の制御装置は、建設機械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を有するとともに、関節部を介して相互に接続された少なくとも一対のアーム部材を有する関節式アーム機構の該アーム部材をシリンダ式アクチュエータで駆動する際に、アーム機構操作レバーの操作位置情報から得られた演算制御目標値に基づいて、上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、シリンダ式アクチュエータを制御する建設機械の制御装置において、アーム機構操作レバーの操作位置情報から上記の各アーム部材を所定の姿勢にする演算制御目標値を求めるとともに、自己及び自己以外の他のアーム部材の実際の姿勢情報から該作業部材の実際の位置情報を求め、当該作業部材の実際の位置情報から自己のアーム部材のための制御系の実制御目標値を求め、実制御目標値及び演算制御目標値に所定の重み情報を付加することにより合成制御目標値を求めて、この合成制御目標値に基づいて、上記一対のアーム部材のうちの所望のアーム部材が所定の姿勢となるように、シリンダ式アクチュエータを制御すべく構成されたことを特徴としている。
【０００９】
このような構成により、本発明の建設機械の制御装置では、アーム機構操作レバーの操作位置情報から演算により得られる理想とする演算制御目標値（アーム部材を目標とする姿勢に制御するための理想的な目標値）と、各アーム部材の実際の姿勢から求めた作業部材の実際の位置を考慮した実制御目標値とに所定の重み情報を付加することにより合成した目標値（合成制御目標値）に基づいて、所望のアーム部材の姿勢を制御するので、常に、実際のアーム部材の姿勢（作業部材の実際の位置）を自動的に考慮しながらアーム部材の姿勢を制御することができる（請求項１）。
【００１０】
また、本発明の建設機械の制御装置は、建設機械本体と、この建設機械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を有するとともに、関節部を介して相互に接続された少なくとも一対のアーム部材を有する関節式アーム機構と、伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動する複数のシリンダ式アクチュエータを有するシリンダ式アクチュエータ機構と、アーム機構操作レバーの操作位置情報から上記の各アーム部材を所定の姿勢にする演算制御目標値を求める演算制御目標値設定手段と、この演算制御目標値設定手段で得られた演算制御目標値に基づいて、上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、シリンダ式アクチュエータを制御する制御手段とをそなえ、さらに、この制御手段が、一対のアーム部材のうちの所望のアーム部材について、自己及び自己以外の他のアーム部材の実際の姿勢情報から上記作業部材の実際の位置情報を求め、この作業部材の実際の位置情報から自己のアーム部材のための制御系の実制御目標値を求める実制御目標値演算手段と、この実制御目標値演算手段で得られた実制御目標値と演算制御目標値設定手段で得られた演算制御目標値とから合成制御目標値を求める合成制御目標値演算手段と、この合成制御目標値演算手段で得られた合成制御目標値に基づいて、上記所望のアーム部材が所定の姿勢となるように、シリンダ式アクチュエータを制御する制御系とをそなえ、上記の合成制御目標値演算手段が、実制御目標値及び演算制御目標値に所定の重み情報を付加して合成制御目標値を求めるように構成されたことを特徴としている。
【００１１】
このような構成により、本発明の建設機械の制御装置では、アーム機構操作レバーの操作位置情報から演算により得られる理想とする演算制御目標値（アーム部材を目標とする姿勢に制御するための理想的な目標値）と、各アーム部材の実際の姿勢から求めた作業部材の実際の位置を考慮した実制御目標値とに所定の重み情報を付加することにより合成した目標値（合成制御目標値）に基づいて、所望のアーム部材のためのシリンダ式アクチュエータを制御するので、常に、実際のアーム部材の姿勢（作業部材の実際の位置）を自動的に考慮しながら、且つ、簡便にアーム部材の姿勢を制御することができる（請求項２）。
【００１２】
ここで、上記の制御系は、上記の合成制御目標値演算手段で得られた合成制御目標値とアーム部材姿勢検出手段にて検出された上記各アーム部材の姿勢情報とに基づいて、上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、シリンダ式アクチュエータをフィードバック制御するように構成すれば、簡素な構成で、上記の制御を実現できる（請求項３）。
【００１３】
また、上記のアーム部材姿勢検出手段は、シリンダ式アクチュエータの伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成すれば、簡便且つ正確にアーム部材の実際の姿勢を検出することができる（請求項４）。特に、上記の合成制御目標値演算手段は、実制御目標値及び演算制御目標値に所定の重み情報を付加して合成制御目標値を求めるように構成されているので、状況（アーム部材の実際の姿勢）に応じて実制御目標値及び演算制御目標値のいずれを重視して制御を行なうかを変更することができる。
【００１５】
さらに、本発明の建設機械の制御装置は、建設機械本体と、この建設機械本体に対して、一端が回動可能に接続されるブームと、このブームに対して一端が関節部を介して回動可能に接続されるとともに、先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケットを他端に枢着されるスティックと、建設機械本体とブームとの間に介装され、端部間の距離が伸縮することによりブームを建設機械本体に対して回転させるブーム油圧シリンダと、ブームとスティックとの間に介装され、端部間の距離が伸縮することにより、スティックをブームに対して回転させるスティック油圧シリンダと、アーム機構操作レバーの操作位置情報からスティック制御のためのスティック制御目標値を求めるスティック制御目標値設定手段と、このスティック制御目標値設定手段で得られたスティック制御目標値に基づいて、スティック油圧シリンダを制御するスティック制御系とをそなえるとともに、アーム機構操作レバーの操作位置情報からブーム制御のためのブーム制御目標値を求めるブーム制御目標値設定手段と、ブーム及びスティックの実際の姿勢情報からバケットの実際の位置情報を求め、このバケットの実際の位置情報からブーム制御のための実ブーム制御目標値を求める実ブーム制御目標値演算手段と、この実ブーム制御目標値演算手段で得られた実ブーム制御目標値とブーム制御目標値設定手段で得られたブーム制御目標値とから合成ブーム制御目標値を求める合成ブーム制御目標値演算手段と、この合成ブーム制御目標値演算手段で得られた合成ブーム制御目標値に基づいて、ブームが所定の姿勢となるように、ブーム油圧シリンダを制御するブーム制御系とをそなえ、上記の合成ブーム制御目標値演算手段が、実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値に所定の重み情報を付加して合成ブーム制御目標値を求めるように構成されたことを特徴としている。
【００１６】
このような構成により、本発明の建設機械の制御装置では、アーム機構操作レバーの操作位置情報から演算により得られる理想とするスティック制御目標値，ブーム制御目標値（スティック，ブームをそれぞれ目標とする姿勢に制御するための理想的な目標値）と、スティック及びブームの実際の姿勢から求めたバケットの実際の位置を考慮したブーム制御のための目標値（実ブーム制御目標値）とに所定の重み情報を付加することにより合成した目標値（合成ブーム制御目標値）に基づいて、ブーム油圧シリンダを制御するので、常に、実際のブーム及びスティックの姿勢（バケットの実際の位置）を自動的に考慮しながら、且つ、簡便にブームの姿勢を制御することができる（請求項５）。
【００１７】
ここで、上記のスティック制御系を、スティック制御目標値とスティック姿勢検出手段にて検出されたスティックの姿勢情報とに基づいて、スティック油圧シリンダをフィードバック制御するように構成するとともに、上記のブーム制御系を、合成ブーム制御目標値とブーム姿勢検出手段にて検出されたブームの姿勢情報とに基づいて、ブームが所定の姿勢となるように、ブーム油圧シリンダをフィードバック制御するように構成すれば、簡素な構成で、上記の制御を実現できる（請求項６）。
【００１８】
また、上記のスティック姿勢検出手段を、スティック油圧シリンダの伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成するとともに、上記のブーム姿勢検出手段を、ブーム油圧シリンダの伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成すれば、簡便且つ正確にスティック及びブームの実際の姿勢を検出することができる（請求項７）。
【００１９】
さらに、上記の実ブーム制御目標値演算手段は、上記ブーム及びスティックの実際の姿勢情報からバケットの歯先位置情報を演算するバケット歯先位置演算部と、このバケット歯先位置演算手段で得られたバケットの歯先位置情報から実ブーム制御目標値を求める実ブーム制御目標値演算部とをそなえて構成すれば、バケットの歯先位置が所定の姿勢（位置）となるようにブーム（ブーム油圧シリンダ）を制御することができる（請求項８）。
【００２０】
また、上記の合成ブーム制御目標値演算手段は、実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値に所定の重み情報を付加して合成ブーム制御目標値を求めるように構成されているので、状況（ブーム及びスティックの実際の姿勢）に応じて実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値のいずれを重視して制御を行なうかを変更することができる。
【００２１】
なお、上記の合成ブーム制御目標値演算手段で付加される重み情報が、０以上１以下の数値をとるように設定すれば、実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値のいずれを重視するかを簡便に変更することができる（請求項９）。
また、上記の合成ブーム制御目標値演算手段は、上記のブーム制御目標値に第１重み係数を付加するとともに、上記の実ブーム制御目標値に第２の重み係数を付加して、合成ブーム制御目標値を求めるように構成すれば、各目標値の重み係数をブーム及びスティックの実際の姿勢に応じて個別に変更することができる（請求項１０）。
【００２２】
このとき、上記の合成ブーム制御目標値演算手段で付加される上記の第１重み係数及び第２重み係数が、共に０以上１以下の数値をとるように設定すれば、各目標値を簡便に変更することができる（請求項１１）。また、このとき、上記の第１重み係数及び第２重み係数の和が１となるように設定すれば、いずれかの重み係数を設定するだけで、実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値のいずれを重視するかを設定することができる（請求項１２）。
【００２３】
なお、上記の合成ブーム制御目標値演算手段で付加される第１重み係数を、スティック油圧シリンダの伸長量が大きくなるほど小さくなるように設定すれば、スティック油圧シリンダの伸長量が大きくなるほど実ブーム制御目標値を重視した制御が行なわれる（請求項１３）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態にかかる建設機械としての油圧ショベルは、図１に示すように、左右に無限軌条部５００Ａを有する下部走行体５００上に、運転操作室６００付き上部旋回体（建設機械本体）１００が水平面内で回転自在に設けられている。
【００２５】
そして、この上部旋回体１００に対して、一端が回動可能に接続されるブーム（アーム部材）２００が設けられ、更にブーム２００に対して、一端が関節部を介して回動可能に接続されるスティック（アーム部材）３００が設けられている。
さらに、スティック３００に対して、一端が関節部を介して回動可能に接続され、先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケット（作業部材）４００がが設けられている。なお、この図１において符号１１２で示すものはバケット４００の歯先である。
【００２６】
このように、ブーム２００，スティック３００，バケット４００で、上部旋回体１００に一端部を枢着され他端側にバケット４００を有するとともに、関節部を介して相互に接続された一対のアーム部材としてのブーム２００，スティック３００を少なくとも有する関節式アーム機構が構成される。
また、シリンダ式アクチュエータとしてのブーム油圧シリンダ１２０，スティック油圧シリンダ１２１，バケット油圧シリンダ１２２（以下、ブーム油圧シリンダ１２０をブームシリンダ１２０又は単にシリンダ１２０ということがあり、スティック油圧シリンダ１２１をスティックシリンダ１２１又は単にシリンダ１２１ということがあり、バケット油圧シリンダ１２２をバケットシリンダ１２２又は単にシリンダ１２２ということがある）が設けられている。
【００２７】
ここで、ブームシリンダ１２０は、上部旋回体１００に対して一端が回動可能に接続されるとともに、ブーム２００に対して他の一端が回動可能に接続され、即ち上部旋回体１００とブーム２００との間に介装されて、端部間の距離が伸縮することにより、ブーム２００を上部旋回体１００に対して回動させることができるものである。
【００２８】
また、スティックシリンダ１２１は、ブーム２００に対して一端が回動可能に接続されるとともに、スティック３００に対して他の一端が回動可能に接続され、即ちブーム２００とスティック３００との間に介装されて、端部間の距離が伸縮することにより、スティック３００をブーム２００に対して回動させることができるものである。
【００２９】
さらに、バケットシリンダ１２２は、スティック３００に対して一端が回動可能に接続されるとともに、バケット４００に対して他の一端が回動可能に接続され、即ちスティック３００とバケット４００との間に介装されて、端部間の距離が伸縮することにより、バケット４００をスティック３００に対して回動させることができるものである。なお、バケット油圧シリンダ１２２の先端部には、リンク機構１３０が設けられている。
【００３０】
このように上記の各シリンダ１２０〜１２２で、伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動する複数のシリンダ式アクチュエータを有するシリンダ式アクチュエータ機構が構成される。
なお、図示しないが、左右の無限軌条部５００Ａをそれぞれ駆動する油圧モータや、上部旋回体１００を旋回駆動する旋回モータも設けられている。
【００３１】
ところで、図２に示すように、シリンダ１２０〜１２２や上記の油圧モータや旋回モータのための油圧回路が設けられており、この油圧回路には、エンジンＥによって駆動されるポンプ５１，５２，主制御弁（コントロールバルブ）１３，１４，１５等が介装されている。なお、本実施形態では、この油圧回路に、各シリンダ１２０〜１２２の伸縮変位速度がシリンダ１２０〜１２２に作用する負荷に依存する（例えば、掘削作業時に地面から受ける力に応じて伸縮変位速度がが遅くなる）ようなオープンセンタ型のものが適用されている。
【００３２】
また、主制御弁１３，１４，１５を制御するために、パイロット油圧回路が設けられており、このパイロット油圧回路には、エンジンＥによって駆動されるパイロットポンプ５０，電磁比例弁３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，電磁切替弁４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，セレクタ弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ等が介装されている。
ところで、電磁比例弁３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して、主制御弁１３，１４，１５を制御することにより、制御したいモードに応じて、ブーム２００，スティック３００，バケット４００が所望の伸縮変位となるように制御するコントローラ（制御手段）１が設けられている。なお、このコントローラ１は、マイクロプロセッサ，ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ，適宜の入出力インタフェースなどで構成される。
【００３３】
そして、このコントローラ１へは種々のセンサからの検出信号（設定信号を含む）が入力されるようになっており、コントローラ１は、これらのセンサからの検出信号に基づき、上記の制御を実行するようになっている。なお、このようなコントローラ１による制御を半自動制御というが、この半自動掘削モードにおいても、掘削中に手動にてバケット角及び目標法面高さの微調整は可能である。
【００３４】
上記の半自動制御モードとしては、バケット角制御モード（図９参照），法面掘削モード（バケット歯先直線掘削モード又はレイキングモード）（図１０参照），法面掘削モードとバケット角制御モードとを組み合わせたスムージングモード（図１１参照），バケット角自動復帰モード（オートリターンモード）（図１２参照）等がある。
【００３５】
ここで、バケット角制御モードは、図９に示すように、スティック３００及びブーム２００を動かしてもバケット４００の水平方向（垂直方向）に対する角度（バケット角）が常に一定に保たれるモードで、このモードは、モニタパネル１０上のバケット角制御スイッチをＯＮにすると、実行される。なお、バケット４００が手動にて動かされた時、このモードは解除され、バケット４００が止まった時点でのバケット角が新しいバケット保持角として記憶される。
【００３６】
法面掘削モードは、図１０に示すように、バケット４００の歯先１１２が直線的に動くモードである。但し、バケットシリンダ１２２は動かない。また、バケット４００の移動に伴いバケット角φが変化する。
法面掘削モード＋バケット角制御モード（スムージングモード）は、図１１に示すように、バケット４００の歯先１１２が直線的に動くモードであり、バケット角φも掘削中一定に保たれる。
【００３７】
バケット自動復帰モードは、図１２に示すように、バケット角が予め設定された角度に自動的に復帰するモードであり、復帰バケット角はモニタパネル１０によって設定される。このモードはブーム／バケット操作レバー６上のバケット自動復帰スタートスイッチ７をＯＮにすることで始動する。バケット４００が予め設定された角度まで復帰した時点でこのモードは解除される。
【００３８】
さらに、上記の法面掘削モード，スムージングモードは、モニタパネル１０上の半自動制御スイッチをＯＮにし、かつ、スティック操作レバー８上の法面掘削スイッチ９をＯＮにし、スティック操作レバー８とブーム／バケット操作レバー６の両方又はどちらか一方が動かされた時に、これらのモードに入るようになっている。なお、目標法面角はモニタパネル１０上のスイッチ操作にて設定される。
【００３９】
また、法面掘削モード，スムージングモードでは、スティック操作レバー８の操作量が目標法面角に対して平行方向のバケット歯先移動速度を与え、ブーム／バケット操作レバー６の操作量が垂直方向のバケット歯先移動速度を与えるようになっている。従って、スティック操作レバー８を動かすと、目標法面角に沿って、バケット歯先１１２が直線移動を開始し、掘削中にブーム／バケット操作レバー６を動かすことによって、手動による目標法面高さの微調整が可能となる。
【００４０】
さらに、法面掘削モード，スムージングモードでは、ブーム／バケット操作レバー６を操作することによって掘削中のバケット角を微調整するほか、目標法面高さも変更することができる。
なお、このシステムでは、手動モードも可能であるが、この手動モードでは、従来の油圧ショベルと同等の操作が可能となるほかに、バケット歯先１１２の座標表示が可能である。
【００４１】
また、半自動システム全体のサービス・メンテナンスを行なうためのサービスモードも用意されており、このサービスモードはコントローラ１に外部ターミナル２を接続することによって行なわれる。そして、このサービスモードによって、制御ゲインの調整や各センサの初期化等が行なわれる。
ところで、コントローラ１に接続される各種センサとして、図２に示すように、圧力スイッチ１６，圧力センサ１９，２８Ａ，２８Ｂ，レゾルバ（角度センサ）２０〜２２，傾斜角センサ２４等が設けられており、更にコントローラ１には、エンジンポンプコントローラ２７，ＯＮ−ＯＦＦスイッチ７，９，目標法面角設定器付きモニタパネル１０が接続されている。なお、外部ターミナル２は、制御ゲインの調整や各センサの初期化時等に、コントローラ１に接続される。
【００４２】
なお、エンジンポンプコントローラ２７は、エンジン回転数センサ２３からのエンジン回転数情報を受けてエンジンＥ及びポンプ５１，５２の傾転角（吐出量）を制御するもので、コントローラ１との間で協調情報を遣り取りできるようになっている。又、レゾルバ２０〜２２での検出信号は、信号変換器（変換手段）２６を介してコントローラ１へ入力されるようになっている。
【００４３】
圧力センサ１９は、スティック３００の伸縮用，ブーム２００の上下用の各操作レバー６，８から主制御弁１３，１４，１５に接続されているパイロット配管に取り付けられて、パイロット配管内のパイロット油圧を検出するものであるが、かかるパイロット配管内のパイロット油圧は、操作レバー６，８の操作量によって変化するため、この油圧を計測することで操作レバー６，８の操作量を推定できるようになっている。
【００４４】
圧力センサ２８Ａ，２８Ｂはブームシリンダ１２０，スティックシリンダ１２１の伸長伸縮状態を検出するものである。
なお、スティック操作レバー８は設定された掘削斜面に対して平行方向のバケット歯先移動速度を決定するものとして使用され、ブーム／バケット操作レバー６は設定斜面に対して垂直方向のバケット歯先移動速度を決定するものとして使用される。従って、スティック操作レバー８とブーム／バケット操作レバー６の同時操作時は設定斜面に対して平行及び垂直方向の合成ベクトルにてバケット歯先の移動方向とその速度が決定されることになる。
【００４５】
圧力スイッチ１６は、ブーム２００，スティック３００，バケット４００のための操作レバー６，８用のパイロット配管にセレクタ１７等を介して取り付けられて、操作レバー６，８が中立か否かを検出するために使用される。即ち、操作レバー６，８が中立状態の時、圧力スイッチ１６の出力がＯＦＦとなり、操作レバー６，８が使用されると、圧力スイッチ１６の出力がＯＮとなる。なお、中立検出用圧力スイッチ１６は上記圧力センサ１９の異常検出及び手動／半自動モードの切替用としても利用される。
【００４６】
レゾルバ２０は、ブーム２００の姿勢をモニタしうるブーム２００の建設機械本体１００への枢着部（関節部）に設けられてブーム２００の姿勢を検出する第１角度センサとして機能するものであり、レゾルバ２１は、スティック３００の姿勢をモニタしうるスティック３００のブーム２００への枢着部（関節部）に設けられてスティック３００の姿勢を検出する第２角度センサとして機能するものである。また、レゾルバ２２は、バケット４００の姿勢をモニタしうるリンク機構枢着部に設けられてバケット４００の姿勢を検出する第３角度センサとして機能するもので、これらのレゾルバ２０〜２２で、アーム機構の姿勢を角度情報で検出する角度検出手段を構成する。
【００４７】
信号変換器（変換手段）２６は、レゾルバ２０で得られた角度情報（ブームの姿勢情報）をブームシリンダ１２０の伸縮変位情報に変換し、レゾルバ２１で得られた角度情報（スティックの姿勢情報）をスティックシリンダ１２１の伸縮変位情報に変換し、レゾルバ２２で得られた角度情報（バケットの姿勢情報）をバケットシリンダ１２２の伸縮変位情報に変換するもの、即ち、レゾルバ２０〜２２で得られた角度情報を対応するシリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報に変換するものである。
【００４８】
つまり、本実施形態では、信号変換器２６とブーム姿勢検出手段としてのレゾルバ２０とで、ブーム油圧シリンダ１２０の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段が構成され、信号変換器２６とスティック姿勢検出手段としてのレゾルバ２１とで、スティック油圧シリンダ１２１の伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段が構成されている。
【００４９】
このため、この信号変換器２６は、各レゾルバ２０〜２２からの信号を受ける入力インタフェース２６Ａ，各レゾルバ２０〜２２で得られた角度情報に対応するシリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報を記憶するルークアップテーブル２６Ｂ−１を含むメモリ２６Ｂ，各レゾルバ２０〜２２で得られた角度情報に対応するシリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報を求めシリンダ伸縮変位情報をコントローラ１に通信しうる主演算装置（ＣＰＵ）２６Ｃ，主演算装置（ＣＰＵ）２６Ｃからのシリンダ伸縮変位情報を送出する出力インタフェース２６Ｄ等をそなえて構成されている。
【００５０】
ところで、各レゾルバ２０〜２２で得られた角度情報θbm，θst，θbkに対応するシリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報λbm，λst，λbkは余弦定理を用いて次式で求めることができる。
0003713120.tif 000002
ここで、上式において、Ｌijは固定長、Ａxbm は固定角を表し、Ｌの添字ｉｊは節点ｉ，ｊ間の情報を有する。例えばＬ101102は節点１０１と節点１０２との距離を表す。尚、節点１０１をｘｙ座標の原点とする（図８参照）。
【００５１】
もちろん、各レゾルバ２０〜２２で角度情報θbm，θst，θbkが得られる毎に、上式を演算手段（例えばＣＰＵ２６Ｃ）で演算してもよい。この場合は、ＣＰＵ２６Ｃが、各レゾルバ２０〜２２で得られた角度情報から角度情報に対応するシリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報を演算により求める演算手段を構成することになる。
【００５２】
なお、信号変換器２６で変換された信号は、半自動制御時のフィードバック制御用に利用されるほか、バケット歯先の位置計測／表示用座標を計測するためにも利用される。
また、半自動システムにおけるバケット歯先位置は油圧ショベルの上部旋回体１００のある１点を原点として演算されるが、上部旋回体１００がフロントリンケージ方向に傾斜した時、制御演算上の座標系を車両傾斜分だけ回転することが必要になる。傾斜センサ２４はこの座標系の回転分を補正するために使用される。
【００５３】
前述のごとく、コントローラ１からの電気信号によって、電磁比例弁３Ａ〜３Ｃはパイロットポンプ５０から供給される油圧を制御し、制御された油圧を切替弁４Ａ〜４Ｃ又はセレクタ弁１８Ａ〜１８Ｃを通して主制御弁１３，１４，１５に作用させることにより、シリンダ目標速度が得られるように、主制御弁１３，１４，１５のスプール位置を制御することが行なわれるが、切替弁４Ａ〜４Ｃを手動モード側にすれば、手動にてシリンダを制御することができる。
【００５４】
なお、スティック合流調整比例弁１１は目標シリンダ速度に応じた油量を得るために２つのポンプ５１，５２の合流度合を調整するものである。
また、スティック操作レバー８には、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ（法面掘削スイッチ）９が取り付けられており、オペレータがこのスイッチを操作することによって、半自動モードが選択又は非選択される。そして、半自動モードが選択されると、バケット歯先を直線的に動かすことができるようになる。
【００５５】
さらに、ブーム／バケット操作レバー６には、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ（バケット自動復帰スタートスイッチ）７が取り付けられており、オペレータがこのスイッチ７をＯＮすることによって、バケット４００を予め設定された角度に自動復帰させることができるようになっている。
安全弁５は電磁比例弁３Ａ〜３Ｃに供給されるパイロット圧を断続するためのもので、この安全弁５がＯＮ状態の時のみパイロット圧が電磁比例弁３Ａ〜３Ｃに供給されるようになっている。従って、半自動制御上、何らかの故障があった場合等は、この安全弁５をＯＦＦ状態にすることにより、速やかにリンケージの自動制御を停止することができる。
【００５６】
また、エンジンＥの回転速度はオペレータが設定したエンジンスロットルの位置によって異なり、更にエンジンスロットルが一定であっても負荷によってエンジン回転速度は変化する。ポンプ５０，５１，５２はエンジンＥに直結されているので、エンジン回転速度が変化すると、ポンプ吐出量も変化するため、主制御弁１３，１４，１５のスプール位置が一定であっても、シリンダ速度はエンジン回転速度の変化に応じて変化してしまう。これを補正するためにエンジン回転速度センサ２３が取り付けられているのである。すなわち、エンジン回転速度が低い時は、バケット歯先の目標移動速度を遅くするようになっている。
【００５７】
目標法面角設定器付きモニタパネル１０（以下モニタパネルと呼ぶ場合がある）は、目標法面角α（図８，１１参照），バケット復帰角の設定器として使用されるほか、バケット歯先４００の座標や計測された法面角あるいは計測された２点座標間距離の表示器としても使用されるようになっている。なお、このモニタパネル１０は、操作レバー６，８とともに運転操作室６００内に設けられる。
【００５８】
すなわち、本実施形態にかかるシステムにおいては、従来のパイロット油圧ラインに圧力センサ１９及び圧力スイッチ１６を組込み、操作レバー６，８の操作量を検出し、レゾルバ２０，２１，２２を用いてフィードバック制御を行ない、制御は各シリンダ１２０，１２１，１２２毎に独立した多自由度フィードバック制御ができるような構成となっている。これにより、圧力補償弁等の油器の追加が不要となる。また、車両傾斜角センサ２４を用いて、上部旋回体１００の傾斜による影響を補正し、コントローラ１からの電気信号にて、シリンダ１２０，１２１，１２２を駆動するために電磁比例弁３Ａ〜３Ｃを利用した構成にもなっている。なお、手動／半自動モード切替スイッチ９によりオペレータは任意にモードを選択できるようになっているほか、目標法面角を設定することもできるようになっているのである。
【００５９】
つぎに、コントローラ１にて行なわれる半自動システムの制御アルゴリズムについて述べるが、このコントローラ１にて行なわれる半自動制御モード（バケット自動復帰モードを除く）の制御アルゴリズムは概略図４に示すようになっている。すなわち、最初に、バケット歯先１１２の移動速度及び方向を、目標法面設定角，スティックシリンダ１２１及びブームシリンダ１２０を制御するパイロット油圧，車両傾斜角，エンジン回転速度の情報より求める。次に、その情報を基に各シリンダ１２０〜１２２の目標速度を演算する。なお、この時、エンジン回転速度の情報はシリンダ速度の上限を決定するとき必要となる。
【００６０】
また、コントローラ１は、図３，４に示すように、各シリンダ１２０，１２１，１２２毎に独立した制御部１Ａ，１Ｂ，１Ｃをそなえており、各制御は、図４に示すように、独立した制御フィードバックループとして構成され、互いに干渉し合うことがないようになっている。
また、閉ループ制御（図４参照）内の補償構成は、各制御部１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（図３，４参照）とも、図５に示すように、変位，速度についてのフィードバックループとフィードフォワードループの多自由度構成となっている。
【００６１】
すなわち、目標速度が与えられると、フィードバックループ処理に関しては、目標速度と速度フィードバック情報との偏差に所定のゲインＫｖｐ（符号６２参照）を掛けるルートと、目標速度を一旦積分して（図５の積分要素６１参照）、この目標速度積分情報と変位フィードバック情報との偏差に所定のゲインＫｐｐ（符号６３参照）を掛けるルートと、上記目標速度積分情報と変位フィードバック情報との偏差に所定のゲインＫｐｉ（符号６４参照）を掛け更に積分（符号６６参照）を施すルートによる処理がなされ、更にフィードフォワードループ処理に関しては、目標速度に所定のゲインＫｆ（符号６５参照）を掛けるルートによる処理がなされるようになっている。
【００６２】
なお、上記のゲインＫｖｐ，Ｋｐｐ，Ｋｐｉ，Ｋｆの値は、ゲインスケジューラ７０によって可変しうるようになっている。
また、非線形除去テーブル７１が、電磁比例弁３Ａ〜３Ｃや主制御弁１３〜１５等の非線形性を除去するために設けられているが、この非線形除去テーブル７１を用いた処理は、テーブルルックアップ手法を用いることにより、コンピュータにて高速に行なわれるようになっている。
【００６３】
ところで、本実施形態では、コントローラ１にて上述のごとくブームシリンダ１２０，スティックシリンダ１２１の目標速度を演算する際には、特に、法面掘削モードでのバケット歯先１１２の直線動作を高精度に行なえるように、実際のブーム２００及びスティック３００の姿勢を考慮してブームの目標速度を決定するようになっている。
【００６４】
このため、本実施形態のコントローラ１は、例えば図６に示すように、目標バケット歯先位置検出部３１，演算目標スティック位置設定部３２，演算目標ブーム位置設定部３３，実ブーム制御目標値演算部３４および合成目標ブーム位置演算部３５をそなえて構成されている。なお、閉ループ制御部１Ａ，１Ｂは、それぞれ、図３〜図５により前述したものと同様のものである。
【００６５】
ここで、目標バケット歯先位置検出部３１は、ブーム／スティック操作レバー（アーム機構操作部材）６の操作位置情報を検出するものであり、演算目標スティック位置設定部（スティック制御目標値設定手段）３２は、この目標バケット歯先位置検出部３１で検出された操作位置情報からスティック制御のための目標スティック位置（スティック制御目標値）を所定の演算により求めるものである。
【００６６】
具体的に、この演算目標スティック位置設定部３２では、以下に示す演算処理により、目標バケット歯先位置検出部３１で得られる操作レバー６の操作位置情報としての目標バケット歯先位置（ｘ115 ，ｙ115 ）から演算目標スティック位置（スティックシリンダ長）λ103/105 を求める（図８参照）。なお、Ｌi/j は固定長、λi/j は可変長、Ａi/j/k は固定角、θi/j/k は可変角を表し、Ｌの添字ｉ／ｊは節点ｉ，ｊ間を表し、Ａ，θの添字ｉ／ｊ／ｋは節点ｉ，ｊ，ｋをｉ→ｊ→ｋの順に結ぶことを表す。従って、例えばＬ101/102 は節点１０１と節点１０２との距離を表し、θ103/104/105 は節点１０３〜１０５を節点１０３→節点１０４→節点１０５の順に結んだときにできる角度を表す。また、ここでも、図８に示すように節点１０１をｘｙ座標の原点と仮定する。
【００６７】
まず、演算目標スティック位置λ103/105 は、余弦定理より、次式（４）のように表される。
λ103/105 ＝（Ｌ103/1042＋Ｌ104/1052−２Ｌ103/104 ・Ｌ104/105 ・ｃｏｓθ103/104/105 ）1/2                                     ・・・（４）
ここで、上記のＬ103/104 ，Ｌ104/105 は、それぞれ既知の固定値であるので、θ103/104/105 を求めればスティック位置λ103/105 を求めることができる。図８よりθ103/104/105 は、
θ103/104/105 ＝２π−Ａ105/104/108 −Ａ101/104/103 −θ101/104/115 −θ108/104/115                                     ・・・（５）
と表すことができる。今、上記のＡ105/104/108 ，Ａ101/104/103 はそれぞれ固定角であるので、θ101/104/115 ，θ108/104/115 をそれぞれ求めればよい。
【００６８】
まず、θ101/104/115 は、余弦定理より、
θ101/104/115 ＝ｃｏｓ-1〔（Ｌ101/1042＋Ｌ104/1082−λ101/1152）／２Ｌ101/104 ・Ｌ104/108 〕                              ・・・（６）
と表すことができる。ここで、λ101/115 ＝（ｘ1152＋ｙ1152）1/2 で、ｘ115 ，ｙ115 はそれぞれバケット歯先位置検出部３１で得られた既知の値であるから上記の式（６）によりθ101/104/115 が確定する。
【００６９】
一方、θ108/104/115 は、余弦定理より、
θ108/104/115 ＝ｃｏｓ-1〔Ｌ104/1082＋λ104/1152−Ｌ108/1152）／２Ｌ104/108 ・λ104/115 〕                              ・・・（７）
と表すことができる。ここで、上記のλ104/115 は、
λ104/115 ＝（Ｌ104/1082＋Ｌ108/1152−２Ｌ104/108 ・Ｌ108/115 ・ｃｏｓθ104/108/115 ）1/2                               ・・・（８）
と表される。さらに、この式（８）におけるθ104/108/115 は、
θ104/108/115 ＝２π−Ａ110/108/115 −Ａ104/108/107 −θ107/108/110 ・・・（９）
と表され、この式（９）におけるθ107/108/110 は、
θ107/108/110 ＝θ107/108/109 ＋θ109/108/110   ・・・（１０）
と表される。そして、この式（１０）におけるθ107/108/109 ，θ109/108/110 は、それぞれ余弦定理より、
θ107/108/109 ＝ｃｏｓ-1〔Ｌ107/1082＋λ108/1092−Ｌ107/1092）／２Ｌ107/108 ・λ108/109 〕                              ・・・（１１）
θ109/108/110 ＝ｃｏｓ-1〔Ｌ108/1102＋λ108/1092−Ｌ109/1102）／２Ｌ108/110 ・λ108/109 〕                              ・・・（１２）
と表すことができる。ここで、これらの式（１１），式（１２）におけるλ108/109 は、余弦定理より、
λ108/109 ＝（Ｌ107/1092＋Ｌ107/1082−２Ｌ107/109 ・Ｌ107/108 ・ｃｏｓθ108/107/109 ）1/2                               ・・・（１３）
と表され、この式（１３）におけるθ108/107/109 は図８から分かるようにバケット角であるので、バケット角センサとしての機能を果たす前述のレゾルバ２２で検出される角度情報をこのθ108/107/109 とすれば、上記の式（１３）〜式（７）により未知の値が順次確定し、これにより式（６）におけるθ108/104/115 が確定する。
【００７０】
従って、式（５）で示されるθ103/104/105 が確定し最終的に式（４）で示される演算目標スティック位置λ103/105 が確定する。なお、本実施形態では、レゾルバ２２で検出される角度情報をバケットシリンダ１２２の伸縮変位情報に信号変換器２６において変換しているので、角度情報の代わりにバケットシリンダ長から上式（１３）におけるθ108/107/109 を求めることもできる。この場合、図８より、θ108/107/109 は、
0003713120.tif 000003
と表される。ここで、この式（１４）におけるθ106/107/109 は、余弦定理より、
θ106/107/109 ＝ｃｏｓ-1〔Ｌ106/1072＋Ｌ107/1092−λ106/1092）／２Ｌ106/107 ・λ107/109 〕                                ・・・（１５）
と表すことができる。この式（１５）におけるλ106/109 がバケットシリンダ１２２の伸縮変位情報から得られるバケットシリンダ長であるので、式（１４）で示すθ108/107/109 が確定し、その後は同様に、式（１３）〜式（４）により演算目標スティック位置λ103/105 が求められる。
【００７１】
次に、上述の演算目標ブーム位置設定部（ブーム制御目標値設定手段）３３は、目標バケット歯先位置検出部３１で検出された操作位置情報からブーム制御のための演算目標ブーム位置（ブーム制御目標値）を所定の演算により求めるもので、ここでは、次のような演算処理により、演算目標ブーム位置（ブームシリンダ長）λ102/111 （図８参照）を求めるようになっている。
【００７２】
演算目標ブーム位置λ102/111 は、
λ102/111 ＝（Ｌ101/1022＋Ｌ101/1112−２Ｌ101/102 ・Ｌ101/111 ・ｃｏｓθ102/101/111 ）1/2                                 ・・・（１６）
と表すことができる。ここで、この式（１６）におけるθ102/101/111 は、
θ102/101/111 ＝Ａｘｂｍ＋Ａ102/101/104 ＋θｂｍ  ・・・（１７）
と表すことができ、この式（１７）におけるθｂｍは、
θｂｍ＝θ104/101/115 ＋ｔａｎ-1（ｙ115 ／ｘ115 ）・・・（１８）
と表すことができ、さらに、この式（１８）におけるθ104/101/115 は、
θ104/101/115 ＝ｃｏｓ-1〔Ｌ101/1042＋Ｌ101/1152−λ104/1152）／２Ｌ101/104 ・λ101/115 〕                                ・・・（１９）
と表すことができる。ここで、この式（１９）におけるλ101/115 は、
λ101/115 ＝（ｘ1152＋ｙ1152 ）1/2               ・・・（２０）
と表され、この式（２０）におけるｘ115 ，ｙ115 に、目標バケット歯先位置検出部３１で検出された操作位置情報としての目標バケット歯先位置（ｘ115 ，ｙ115 ）を代入すれば、式（１９）〜式（１６）より、演算目標ブーム位置λ102/111 が求められる。なお、λ104/115 は、上記式（８）より求めた値を使用する。
【００７３】
また、上述の実ブーム制御目標値演算部３４は、ブーム２００及びスティック３００の実際の姿勢情報からブーム制御のための実目標ブーム位置（実ブーム制御目標値）を求めるもので、このために、実バケット歯先位置演算部３４Ａと実目標ブーム位置演算部３４Ｂとを有して構成されている。
ここで、実バケット歯先位置演算部３４Ａは、実際のブームシリンダ１２０，スティックシリンダ１２１及びバケットシリンダ１２２の位置（各シリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報）、つまり、ブーム２００及びスティック３００の実際の姿勢情報から実際のバケット４００の歯先位置（実バケット歯先位置）を演算により求めるもので、ここでは、次のような演算処理により、実際のブームシリンダ位置（λ102/111 ），スティックシリンダ位置（λ103/105 ）から実バケット歯先位置（ｘ115 ，ｙ115 ：図８参照）を求めるようになっている。
【００７４】
まず、ｘ115 ，ｙ115 は、それぞれ、
ｘ115 ＝λ101/105 ・ｃｏｓθｂｔ                  ・・・（２１）
ｙ115 ＝λ101/105 ・ｓｉｎθｂｔ                  ・・・（２２）
と表すことができるので、これらの式（２１），式（２２）におけるθｂｔを求めれば実際のバケット歯先位置を求めることができる。ここで、このθｂｔは、
θｂｔ＝θｂｍ−θ104/101/115                     ・・・（２３）
と表すことができるので、θｂｍ，θ104/101/115 をそれぞれ求めればよいことになる。そこで、まず、θ104/101/115 を求める。このθ104/101/115 は図８より、
θ104/101/115 ＝ｃｏｓ-1〔Ｌ101/1042＋λ101/1152−λ104/1152）／２Ｌ101/104 ・λ101/115 〕                                ・・・（２４）
と表すことができる。そして、この式（２４）におけるλ101/115 は、
λ101/115 ＝（Ｌ101/1042＋λ104/1152−２Ｌ104/115 ・λ104/115 ・ｃｏｓθ101/104/115 ）1/2                                 ・・・（２５）
と表すことができ、さらに、この式（２５）におけるθ101/104/115 は、
θ101/104/115 ＝２π−Ａ101/104/103 −Ａ105/104/108 −θ108/104/115 −θ103/104/105                                       ・・・（２６）
と表すことができる。なお、上記の式（２５）におけるλ104/115 は前記の式（８）より求められ、上記の式（２６）におけるθ108/104/115 は前記の式（７）より求められる。そして、上記の式（２６）において未知であるθ103/104/105 は、
θ103/104/105 ＝ｃｏｓ-1〔Ｌ103/1042＋Ｌ104/1052−λ103/1052）／２Ｌ103/104 ・Ｌ104/105 〕                                ・・・（２７）
と表すことができる。ここで、図８より上記のλ103/105 は、スティックシリンダ長（実スティックシリンダ位置）であることが分かるので、レゾルバ２１で得られる実際のスティック３００の角度情報を信号変換器２６で変換した伸縮変位情報からこのスティックシリンダ長を求めれば、式（２７）によりθ103/104/105 が確定し、この結果、順次、式（２６）〜式（２５）の各未知数が確定し、式（２４）で表されるθ104/101/115 が確定する。
【００７５】
一方、上記の式（２３）におけるθｂｍは、図８より、
θｂｍ＝θ102/101/111 −Ａ102/101/104 −Ａｘｂｍ    ・・・（２８）
と表すことができ、さらに、この式（２８）におけるθ102/101/111 は、余弦定理により、
θ102/101/111 ＝ｃｏｓ-1〔Ｌ101/1022＋Ｌ101/1112−λ102/1112）／２Ｌ101/102 ・Ｌ101/111 〕                                  ・・・（２９）
と表すことができる。ここで、この式（２９）におけるλ102/111 はブームシリンダ長（実ブームシリンダ位置）であるので、レゾルバ２０で得られる実際のブーム２００の角度情報を信号変換器２６で変換した伸縮変位情報からこのブームシリンダ長を求めれば、式（２９）によりθ102/101/111 が確定し、この結果、式（２８）で表されるθｂｍが確定する。
【００７６】
これにより、式（２３）におけるθｂｍ，θ104/101/115 がそれぞれ確定し、最終的に、式（２１），式（２２）より、実バケット歯先位置（ｘ115 ，ｙ115 ）が求められる。
さらに、上述の実目標ブーム位置演算部（実ブーム制御目標値演算部）３４Ｂは、この実バケット歯先位置演算部３４Ａで得られたバケット４００の歯先位置情報から上記の実目標ブーム位置を求めるものである。なお、この実目標ブーム位置は、実バケット歯先位置演算部３４Ａで得られた実バケット歯先位置を用いて、演算目標ブーム位置設定部３３と同様の演算処理〔式（１６）〜式（２０）参照〕を行なうことにより求められるようになっている。
【００７７】
また、合成目標ブーム位置演算部（合成ブーム制御目標値演算手段）３５は、この実目標ブーム位置演算部３４Ｂで得られた実目標ブーム位置と演算目標ブーム位置設定部３３で得られた演算目標ブーム位置とから合成目標ブーム位置（合成ブーム制御目標値）を求めるものである。
そして、本実施形態では、この合成目標ブーム位置演算部３５で得られた合成目標ブーム位置に基づいて、制御部１Ａ，ブームシリンダ１２０からなるブーム制御系１Ａ′によって、ブーム２００が所定の姿勢となるように、ブームシリンダ１２０をフィードバック制御するようになっている。
【００７８】
つまり、本実施形態では、スティック制御系１Ｂ′が、目標スティック位置とスティック姿勢検出手段としてのレゾルバ２１にて検出されたスティック３００の伸縮変位情報（姿勢情報）とに基づいて、スティックシリンダ１２１をフィードバック制御するとともに、ブーム制御系１Ａ′が、合成目標ブーム位置とブーム姿勢検出手段としてのレゾルバ２０にて検出されたブーム２００の伸縮変位情報（姿勢情報）とに基づいて、ブーム２００が所定の姿勢となるように、ブームシリンダ１２０をフィードバック制御するようになっている。
【００７９】
ただし、各フィードバック制御では、図５により前述したように速度情報を入力としているので、上記のバケット歯先位置，スティック／ブーム位置などの各位置情報は微分処理を施すなどして速度情報に変換して用いられるようになっている。
これにより、コントローラ１は、ブーム／スティック操作レバー６の操作位置情報から演算により得られる理想とする演算目標スティック位置，演算目標ブーム位置（ブーム２００，スティック３００をそれぞれ目標とする姿勢に制御するための理想的な目標値）と、ブーム２００及びスティック３００の実際の姿勢から求めた実際の姿勢を考慮した実目標ブーム位置とを合成した合成目標ブーム位置に基づいて、ブームシリンダ１２０を制御することができ、常に、実際のブーム２００及びスティック３００の姿勢を自動的に考慮しながら、且つ、簡便にブーム２００の姿勢を制御することができる。
【００８０】
ここで、具体的に、上述の合成目標ブーム位置演算部３６は、実目標ブーム位置演算部３４Ｂで得られた実目標ブーム位置及び演算目標ブーム位置設定部３３で得られたブーム制御目標値に所定の重み情報を付加して合成目標ブーム位置を求めるようになっており、ここでは、図６中に示すように、演算目標ブーム位置に重み係数“Ｗｅｉｇｈｔ”（第１係数：ただし、０≦Ｗｅｉｇｈｔ≦１）を付加（乗算）し、実目標ブーム位置に重み係数“１−Ｗｅｉｇｈｔ”（第２係数）を付加（乗算）することにより、合成目標ブーム位置を求めるようになっている。
【００８１】
つまり、上記の各重み係数は、ここでは、それぞれ共に０以上１以下の数値をとるように設定され、且つ、その和が１となるように設定されているのである。従って、演算目標ブーム位置及び実目標ブーム位置のいずれを重視するかを簡便に変更することができるとともに、一方の重み係数“Ｗｅｉｇｈｔ”を設定するだけで、演算目標ブーム位置及び実目標ブーム位置のいずれを重視するかを設定することができるようになる。
【００８２】
なお、上記の重み係数“Ｗｅｉｇｈｔ”としては、本実施形態では、例えば図７に模式的に示すように、スティックシリンダ１２１の長さが長くなる（伸長量が大きくなる）、つまり、スティック３００が建設機械本体１００に近づくほど小さくなるように設定されており、これにより、合成目標ブーム位置演算部３６は、スティック３００が建設機械本体１００から離れるほど、実目標ブーム位置を重視して合成目標ブーム位置を求めることになる。
【００８３】
従って、例えば法面掘削モードにおいてバケット４００の歯先１１２を直線的に動かすべく、バケット４００（スティック３００）が建設機械本体１００に近づくにつれてブーム２００を徐々に下方に下げるという動作を行なうときには、実際のバケット４００の歯先位置（ブーム２００及びスティック３００の実際の姿勢）を考慮した実目標ブーム位置を重視してブーム制御が行なわれることになり、ブーム２００がその重量のために演算目標ブーム位置より速く下がってしまってバケット４００の歯先位置の動きが乱れるといった現象を確実に防止できる。
【００８４】
このような構成により、油圧ショベルを用いて、図１３に示すような目標法面角αの法面掘削作業を半自動で行なう際に、本発明によるシステムでは、従来の手動制御のシステムに比し、ブーム２００及びスティック３００の合成移動量を掘削速度に合わせて自動調整する電子油圧システムにより、上記のような半自動制御機能を実現することができる。即ち、油圧ショベルに搭載されたコントローラ１へ種々のセンサからの検出信号（目標法面角の設定情報を含む）が入力され、このコントローラ１が、これらのセンサからの検出信号（信号変換器２６を介したレゾルバ２０〜２２での検出信号も含む）に基づき、電磁比例弁３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して、主制御弁１３，１４，１５を制御することにより、ブーム２００，スティック３００，バケット４００が所望の伸縮変位となるような制御を施して、上記のような半自動制御を実行するのである。そして、この半自動制御に際しては、まず、バケット歯先１１２の移動速度及び方向を、目標法面設定角，スティックシリンダ１２１及びブームシリンダ１２０を制御するパイロット油圧，車両傾斜角，エンジン回転速度の情報より求め、その情報を基に各シリンダ１２０，１２１，１２２の目標速度を演算するのである。
【００８５】
ただし、本実施形態では、このとき、図６により前述したように、実際のブーム２００及びスティック３００の姿勢を考慮してブームの目標速度（目標位置）を決定する。すなわち、操作レバー６の操作位置情報から理想とする演算目標スティック位置，演算目標ブーム位置を求めるとともに、ブーム２００及びスティック３００の実際の姿勢を考慮して実目標ブーム位置を求め、これらの各位置情報を合成して合成目標ブーム位置を求める。そして、コントローラ１は、この合成目標ブーム位置に基づいて、ブームシリンダ１２０をフィードバック制御する。
【００８６】
なお、この時エンジン回転速度の情報はシリンダ速度の上限を決定する時必要となる。また、制御は、各シリンダ１２０，１２１，１２２毎に独立したフィードバックループとしており、互いに干渉し合うことはない。
また、この半自動システムにおける目標法面角の設定は、モニタパネル１０上のスイッチによる数値入力による方法，２点座標入力法，バケット角度による入力法によりなされ、同じく半自動システムにおけるバケット復帰角の設定は、モニタパネル１０上のスイッチによる数値入力による方法，バケット移動による方法によりなされるが、いずれも公知の手法が用いられる。
【００８７】
さらに、上記各半自動制御モードとその制御法は、レゾルバ２０〜２２で検出された角度情報を信号変換器２６でシリンダ伸縮変位情報に変換したものに基づいて、次のようにして行なわれる。
まず、バケット角度制御モードでは、バケット４００とｘ軸となす角（バケット角）φを任意の位置で一定となるように、バケットシリンダ１２２長さを制御する。このとき、バケットシリンダ長さλbkは、ブームシリンダ長さλbm，スティックシリンダ長さλst及び上記の角度φが決まると求められる。
【００８８】
スムージングモードでは、バケット角度φは一定に保たれるから、バケット歯先位置１１２と節点１０８は平行に移動する。まず、節点１０８がｘ軸に対して平行に移動する場合（水平掘削）を考えると、次のようになる。すなわち、この場合は、掘削を開始するリンケージ姿勢における節点１０８の座標を（ｘ108 ，ｙ108 ）とし、この時のリンケージ姿勢におけるブームシリンダ１２０とスティックシリンダ１２１のシリンダ長さを求め、ｘ108 が水平に移動するようにブーム２００とスティック３００の速度を求める。なお、節点１０８の移動速度はスティック操作レバー８の操作量によって決定される。
【００８９】
また、節点１０８の平行移動を考えた場合、微小時間Δｔ後の節点１０８の座標は（ｘ108 ＋Δｘ，ｙ108 ）で表わされる。Δｘは移動速度によって決まる微小変位である。従って、ｘ108 にΔｘを考慮することで、Δｔ後の目標ブーム及びスティックシリンダの長さが求められる。
法面掘削モードでは、スムージングモードと同様の要領の制御でよいが、移動する点が節点１０８からバケット歯先位置１１２へ変更され、更にバケットシリンダ長さが固定されることを考慮した制御となる。
【００９０】
また、車両傾斜センサ２４による仕上げ傾斜角の補正については、フロントリンケージ位置の演算は図８における節点１０１を原点としたｘｙ座標系で行なわれる。従って、車両本体がｘｙ平面に対して傾斜した場合、上記ｘｙ座標が回転し、地面に対する目標傾斜角が変化してしまう。これを補正するため、車両に傾斜角センサ２４を取り付け、この傾斜角センサ２４によって、車両本体がｘｙ平面に対してβだけ回転していることが検出された場合、βだけ加算した値と置き直すことによって補正すればよい。
【００９１】
エンジン回転速度センサ２３による制御精度悪化の防止については、以下のとおりである。即ち、目標バケット歯先速度の補正については、目標バケット歯先速度はスティック及びブーム／バケット操作レバー６，８の位置とエンジン回転速度で決定される。また、油圧ポンプ５１，５２はエンジンＥに直結されているため、エンジン回転速度が低い時、ポンプ吐出量も減少し、シリンダ速度が減少してしまう。そのため、エンジン回転速度を検出し、ポンプ吐出量の変化に合うように目標バケット歯先速度を算出しているのである。
【００９２】
また、目標シリンダ速度の最大値の補正については、目標シリンダ速度はリンケージの姿勢及び目標法面傾斜角によって変化することと、ポンプ吐出量がエンジン回転速度の低下に伴い減少する場合、最大シリンダ速度も減少させる必要があることとを考慮した補正が行なわれる。なお、目標シリンダ速度が最大シリンダ速度を越えた時は、目標バケット歯先速度を減少して、目標シリンダ速度が最大シリンダ速度を越えないようにする。
【００９３】
以上、種々の制御モードとその制御法について説明したが、いずれもシリンダ伸縮変位情報に基づいて行なう手法で、この手法による制御内容については公知である。すなわち、本実施形態にかかるシステムでは、レゾルバ２０〜２２で角度情報を検出したのちに、角度情報を信号変換器２６でシリンダ伸縮変位情報に変換しているので、以降と公知の制御手法を使用できるのである。
【００９４】
以上のように、本実施形態にかかるシステムでは、コントローラ１にて、理想とする演算目標ブーム／スティック位置と、スティック２００及びブーム３００の実際の姿勢を考慮した実目標ブーム位置とを合成した合成目標ブーム位置に基づいて、ブームシリンダ１２０を制御するので、常に、実際のブーム２００及びスティック３００の姿勢を自動的に考慮しながら、且つ、簡便にブームの姿勢を制御することができる。
【００９５】
従って、少なくともブームシリンダ１２０を制御すればよいから制御系１Ａ′，１Ｂを簡易な構成にしながら、あらゆる建設作業（特に、法面掘削作業）を極めて容易且つ高精度に行なうことができ、法面の仕上げ精度を大幅に向上させることができる。
また、本実施形態では、スティック制御系１Ｂ′が、演算目標スティック位置とスティックの姿勢情報（スティックシリンダ長）とに基づいて、スティックシリンダ１２１をフィードバック制御するとともに、ブーム制御系１Ａ′が、合成目標ブーム位置とブームの姿勢情報（ブームシリンダ長）とに基づいて、ブーム２００が所定の姿勢となるように、ブームシリンダ１２０をフィードバック制御するので、簡素な構成で、上記の制御を実現でき、本装置の低コスト化にも寄与する。
【００９６】
また、このときスティックシリンダ１２１の伸縮変位情報からスティック３００の姿勢情報を検出し、ブームシリンダ１２０の伸縮変位情報からブーム２００の姿勢情報を検出するので、簡便且つ正確にスティック３００及びブーム２００の実際の姿勢を検出することができ、極めて簡素な構成でブーム２００及びスティック３００の姿勢検出精度を向上させることができる。
【００９７】
さらに、上述の実ブーム制御目標値演算部３４では、実バケット歯先位置演算部３４Ａにて、ブーム２００及びスティック３００の実際の姿勢情報からバケット歯先位置を演算し、実目標ブーム位置演算部３４Ｂにて、この実バケット歯先位置演算部３４Ａで得られたバケット歯先位置から実目標ブーム位置を求めるので、バケット歯先位置が正確に所望の位置となるようにブームシリンダ１２０を制御することができ、法面掘削時などにおいては極めて高精度に法面を形成することが可能になる。
【００９８】
また、合成目標ブーム位置演算部３５では、演算目標ブーム位置に重み係数“Ｗｅｉｇｈｔ（０≦Ｗｅｉｇｈｔ≦１）”（図６参照）を付加するとともに、実目標ブーム位置に重み係数“１−Ｗｅｉｇｈｔ”を付加して、合成目標ブーム位置を求めるので、演算目標ブーム位置及び実目標ブーム位置のいずれを重視するかを簡便に変更することができるとともに、一方の重み係数“Ｗｅｉｇｈｔ”を設定するだけで、演算目標ブーム位置及び実目標ブーム位置のいずれを重視するかを設定することができ、各目標値の合成処理を極めて高速に行なうことができる。
【００９９】
さらに、上記の重み係数“Ｗｅｉｇｈｔ”は、スティックシリンダ１２１の伸長量が大きくなるほど小さくなるように設定されているので（図７参照）、スティックシリンダ１２１の伸長量が大きくなるほど実目標ブーム位置を重視した制御が行なわれ、これにより、例えば、スティックシリンダ１２１の伸長量が大きくなるにつれてブーム２００の高重量のために生じる理想の姿勢からの誤差を効果的に抑制して、ブーム２００を所定の姿勢に高精度に制御できる。
【０１００】
また、本実施形態では、ブームシリンダ１２０及びスティックシリンダ１２１のための油圧回路がオープンセンタ型のもので、油圧シリンダに作用する負荷に応じてシリンダ式アクチュエータの伸縮変位速度が変化するが、上述のごとくブーム２００及びスティック３００の実際の姿勢を考慮してシリンダ１２０を制御することは非常に有効となり、建設作業精度を大幅に向上させることが可能になる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、実目標ブーム位置，演算目標ブーム位置から求めた合成目標ブーム位置に基づいて、一対のアーム部材としてのブーム２００，スティック３００のうちのブーム２００（ブームシリンダ１２０）を制御しているが、逆に、実目標スティック位置，演算目標スティック位置から合成目標スティック位置を求めて、この合成目標スティック位置に基づいて、スティック３００（スティックシリンダ１２１）を制御するようにしてもよい。
【０１０２】
一方、このようにして、コントローラ１にて、各種の制御がなされるが、本実施形態にかかるシステムでは、レゾルバ２０〜２２で検出された角度情報信号が、信号変換器２６で、シリンダ変位情報に変換されて、コントローラ１へ入力されているので、従来のように、ブーム２００，スティック３００，バケット４００用シリンダの各伸縮変位を検出するための高価なストロークセンサを使用しなくても、従来の制御系で使用していたシリンダ伸縮変位を用いた制御を実行することができる。これにより、コストを低く抑えながら、バケット４００の位置と姿勢を正確に且つ安定して制御しうるシステムを提供しうるのである。
【０１０３】
また、フィードバック制御ループが各シリンダ１２０，１２１，１２２毎に独立しており、制御アルゴリズムが変位、速度およびフィードフォワードの多自由制御としているので、制御系を簡素化できるほか、油圧機器の非線型性をテーブルルックアップ手法により高速に線形化することができるので、制御精度の向上にも寄与している。
【０１０４】
さらに、車両傾斜センサ２４により車両傾斜の影響を補正したり、エンジン回転速度を読み込むことにより、エンジンスロットルの位置及び負荷変動による制御精度の悪化を補正しているので、より正確な制御の実現に寄与している。
また、外部ターミナル２を用いてゲイン調整等のメインテナンスもできるので、調整等が容易であるという利点も得られる。
【０１０５】
さらに、圧力センサ１９等を用いてパイロット圧の変化により、操作レバー７，８の操作量を求め、更に従来のオープンセンタバルブ油圧システムをそのまま利用しているので、圧力補償弁等の追加を必要としない利点があるほか、目標法面角設定器付モニタ１０でバケット歯先座標をリアルタイムに表示することもできる。また、安全弁５を用いた構成により、システムの異常時における異常動作も防止できる。
【０１０６】
なお、上述した実施形態では、本発明を油圧ショベルに適用した場合について説明しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、シリンダ式アクチュエータで駆動される関節式アーム機構を有するトラクタ，ローダ，ブルドーザ等の建設機械であれば同様に適用され、いずれの建設機械においても上述と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０７】
また、上述した実施形態では、シリンダ式アクチュエータを動作させる流体圧回路が油圧回路である場合について説明しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、作動油以外の液体圧や空気圧などによる流体圧回路を用いてもよく、この場合も上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、上述した実施形態では、油圧回路に介装されたポンプ５１，５２が吐出量可変型のものである場合について説明したが、油圧回路に介装されるポンプは吐出量固定型（固定容量型）のものでもよく、この場合も上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０８】
また、上述した実施形態では、エンジンＥが、例えばディーゼルエンジンである場合について説明したが、本発明は、流体圧回路に吐出圧を作用させるポンプを駆動することのできる原動機（各種内燃機関等）であればよく、ディーゼルエンジン等に限定されるものではない。
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明とその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の建設機械の制御装置によれば、理想とする演算制御目標値（アーム部材を目標とする姿勢に制御するための理想的な目標値）と、アーム部材の実際の姿勢（作業部材の実際の位置）を考慮した実制御目標値とに所定の重み情報を付加することにより合成した目標値（合成制御目標値）に基づいて、所望のアーム部材の姿勢を制御することにより、常に、実際のアーム部材の姿勢（作業部材の実際の位置）を自動的に考慮しながらアーム部材の姿勢を制御することができるので、あらゆる建設作業（特に、法面掘削作業）を高精度に行なうことができる（請求項１）。
【０１１０】
また、本発明の建設機械の制御装置によれば、理想とする演算制御目標値（アーム部材を目標とする姿勢に制御するための理想的な目標値）と、アーム部材の実際の姿勢（作業部材の実際の位置）を考慮した実制御目標値とに所定の重み情報を付加することにより合成した目標値（合成制御目標値）に基づいて、所望のアーム部材のためのシリンダ式アクチュエータを制御することにより、常に、実際のアーム部材の姿勢（作業部材の実際の位置）を自動的に考慮しながら、且つ、簡便にアーム部材の姿勢を制御することができるので、あらゆる建設作業（特に、法面掘削作業）を極めて容易且つ高精度に行なうことができる（請求項２）。
【０１１１】
ここで、上記の制御系は、上記の合成制御目標値演算手段で得られた合成制御目標値とアーム部材姿勢検出手段にて検出された上記各アーム部材の姿勢情報とに基づいて、上記の各アーム部材が所定の姿勢となるように、シリンダ式アクチュエータをフィードバック制御するように構成すれば、簡素な構成で、上記の制御を実現できるので、本制御装置の低コスト化に寄与する（請求項３）。
【０１１２】
また、上記のアーム部材姿勢検出手段は、シリンダ式アクチュエータの伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成すれば、簡便且つ正確にアーム部材の実際の姿勢を検出することができるので、簡素な構成でアーム部材の姿勢検出精度を向上させることができる（請求項４）。
さらに、上記の合成制御目標値演算手段は、実制御目標値及び演算制御目標値に所定の重み情報を付加して合成制御目標値を求めるように構成されているので、状況（アーム部材の実際の姿勢）に応じて実制御目標値及び演算制御目標値のいずれを重視して制御を行なうかを変更することができるので、常に、その状況に応じた最適な制御を柔軟に行なうことができる。
【０１１４】
さらに、本発明の建設機械の制御装置によれば、理想とするスティック／ブーム制御目標値と、スティック及びブームの実際の姿勢（バケットの実際の位置）を考慮したブーム制御のための目標値（実ブーム制御目標値）とに所定の重み情報を付加することにより合成した目標値（合成ブーム制御目標値）に基づいて、ブーム油圧シリンダを制御することにより、常に、実際のブーム及びスティックの姿勢（バケットの実際の位置）を自動的に考慮しながら、且つ、簡便にブームの姿勢を制御することができるので、制御系を簡易な構成にしながら（少なくともブーム油圧シリンダを制御すればよいから）、あらゆる建設作業（特に、法面掘削作業）を極めて容易且つ高精度に行なうことができる（請求項５）。
【０１１５】
ここで、上記のスティック制御系を、スティック制御目標値とスティック姿勢検出手段にて検出されたスティックの姿勢情報とに基づいて、スティック油圧シリンダをフィードバック制御するように構成するとともに、上記のブーム制御系を、合成ブーム制御目標値とブーム姿勢検出手段にて検出されたブームの姿勢情報とに基づいて、ブームが所定の姿勢となるように、ブーム油圧シリンダをフィードバック制御するように構成すれば、簡素な構成で、上記の制御を実現できるので、本制御装置の低コスト化に寄与する（請求項６）。
【０１１６】
また、上記のスティック姿勢検出手段を、スティック油圧シリンダの伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成するとともに、上記のブーム姿勢検出手段を、ブーム油圧シリンダの伸縮変位情報を検出する伸縮変位検出手段として構成すれば、簡便且つ正確にスティック及びブームの実際の姿勢を検出することができるので、極めて簡素な構成でブーム及びスティックの姿勢検出精度を向上させることができる（請求項７）。
【０１１７】
さらに、上記の実ブーム制御目標値演算手段は、上記ブーム及びスティックの実際の姿勢情報からバケットの歯先位置情報を演算するバケット歯先位置演算部と、このバケット歯先位置演算手段で得られたバケットの歯先位置情報から実ブーム制御目標値を求める実ブーム制御目標値演算部とをそなえて構成すれば、バケットの歯先位置が所定の姿勢（位置）となるようにブーム（ブーム油圧シリンダ）を制御することができるので、法面掘削時などにおいては極めて高精度に法面を形成することが可能になる（請求項８）。
【０１１８】
また、上記の合成ブーム制御目標値演算手段は、実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値に所定の重み情報を付加して合成ブーム制御目標値を求めるように構成されているので、状況（ブーム及びスティックの実際の姿勢）に応じて実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値のいずれを重視して制御を行なうかを変更することができるので、その状況に応じた最適な制御を柔軟に行なうことができる。
【０１１９】
なお、上記の合成ブーム制御目標値演算手段で付加される重み情報が、０以上１以下の数値をとるように設定すれば、実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値のいずれを重視するかを簡便に変更することができるので、各目標値の合成処理を極めて高速に行なうことができる（請求項９）。
また、上記の合成ブーム制御目標値演算手段は、上記のブーム制御目標値に第１重み係数を付加するとともに、上記の実ブーム制御目標値に第２の重み係数を付加して、合成ブーム制御目標値を求めるように構成すれば、各目標値の重み係数をブーム及びスティックの実際の姿勢に応じて個別に変更することができるので、より最適な制御を柔軟に行なうことができる（請求項１０）。
【０１２０】
このとき、上記の合成ブーム制御目標値演算手段で付加される上記の第１重み係数及び第２重み係数が、共に０以上１以下の数値をとるように設定すれば、各目標値を簡便に変更することができるので、各目標値の合成処理を極めて高速に行なうことができる（請求項１１）。
また、このとき、上記の第１重み係数及び第２重み係数の和が１となるように設定すれば、いずれかの重み係数を設定するだけで、実ブーム制御目標値及びブーム制御目標値のいずれを重視するかを設定することができるので、さらに各目標値の合成処理を極めて高速に行なうことができる（請求項１２）。
【０１２２】
さらに、上記の合成ブーム制御目標値演算手段で付加される第１重み係数を、スティック油圧シリンダの伸長量が大きくなるほど小さくなるように設定すれば、スティック油圧シリンダの伸長量が大きくなるほど実ブーム制御目標値を重視した制御が行なわれるので、スティック油圧シリンダの伸長量が大きくなるにつれて生じる理想の姿勢からの誤差を効果的に抑制して、ブームを所定の姿勢に高精度に制御できる（請求項１３）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる制御装置を搭載した油圧ショベルの模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる制御システム構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御系構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる制御システムの全体構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる要部制御ブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる要部制御ブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる重み係数の設定例を示す図である。
【図８】本発明による油圧ショベルの動作部分の概略図である。
【図９】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略図である。
【図１０】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略図である。
【図１１】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略図である。
【図１２】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略図である。
【図１３】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略図である。
【図１４】従来の油圧ショベルの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  コントローラ（制御手段）
１Ａ〜１Ｃ  制御部
１Ａ′  ブーム制御系
１Ｂ′  スティック制御系
２  外部ターミナル
３Ａ〜３Ｃ  電磁比例弁
４Ａ〜４Ｃ  電磁切替弁
５  安全弁
６  ブーム／バケット操作レバー
７  バケット自動復帰スタートスイッチ
８  スティック操作レバー
９  法面掘削スイッチ
１０  目標法面角設定器付モニタパネル
１１  スティック合流比例弁
１３  ブーム用主制御弁（コントロールバルブ）
１４  スティック用主制御弁（コントロールバルブ）
１５  バケット用主制御弁（コントロールバルブ）
１６  圧力スイッチ
１７  セレクタ弁（操作レバー用）
１８  セレクタ弁（手動／半自動モード用）
１９  圧力センサ
２０  ブームシリンダ用レゾルバ（第１角度センサ：ブーム姿勢検出手段）
２１  スティックシリンダ用レゾルバ（第２角度センサ：スティック姿勢検出手段）
２２  バケットシリンダ用レゾルバ（第３角度センサ）
２３  エンジン回転速度センサ
２４  傾斜角センサ
２６  信号変換器（変換手段）
２６Ａ  入力インタフェース
２６Ｂ  メモリ
２６Ｂ−１  ルークアップテーブル
２６Ｃ  主演算装置（ＣＰＵ）
２６Ｄ  出力インタフェース
２７  エンジンポンプコントローラ
２８Ａ，２８Ｂ  圧力センサ
３１  目標バケット歯先位置検出部
３２  演算目標スティック位置設定部（スティック制御目標値設定手段）
３３  演算目標ブーム位置設定部（ブーム制御目標値設定手段）
３４  実ブーム制御目標値演算部
３４Ａ  実バケット歯先位置演算部
３４Ｂ  実目標ブーム位置演算部（実ブーム制御目標値演算部）
３５  合成目標ブーム位置演算部（合成ブーム制御目標値演算手段）
５０  パイロットポンプ
５１，５２  ポンプ
７０  ゲインスケジューラ
７１  非線形除去テーブル
７２  フィードバックループ式補償手段
７３  フィードフォワードループ式補償手段
８０  目標値設定手段
８１  油温検出手段
８２  シリンダ負荷検出手段
８３  姿勢検出手段
９０  運転状態検出手段
９１  動作情報検出手段
１００  上部旋回体（建設機械本体）
１１２  歯先
１２０  ブームシリンダ（シリンダ式アクチュエータ）
１２１  スティックシリンダ（シリンダ式アクチュエータ）
１２２  バケットシリンダ（シリンダ式アクチュエータ）
１３０  リンク機構
２００  ブーム
３００  スティック
４００  バケット
５００  下部走行体
５００Ａ  無限軌条部
６００  運転操作室
Ｅ  エンジン
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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