(57)【要約】      （修正有）【課題】目標変位が変化しないときに不要な挙動を抑制することができる建設機械を提供する。【解決手段】作業装置のシリンダには、シリンダ変位センサをそれぞれ設ける。コントローラ３２は、シリンダの目標変位Ｘa0，Ｘb0を設定する目標姿勢設定部３３と、目標姿勢設定部３３による目標変位Ｘa0，Ｘb0とシリンダ変位センサによる実変位Ｘa1，Ｘb1とが等しくなるように操作信号Ｓa，Ｓbを生成する操作信号生成部３４とを備える。操作信号生成部３４のフィードバック操作信号生成部３９は、目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化が所定の閾値よりも小さいときに、偏差ΔＸa，ΔＸbに対するフィードバック操作信号ＳＦＢa，ＳＦＢbのゲインを低下させるフィードバックゲイン補正部４４を有する。【選択図】図４
2015148928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータによって駆動する作業装置と、前記油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油を制御する油圧制御弁と、該油圧制御弁に対するパイロット圧を制御する電磁弁と、前記作業装置の姿勢として前記油圧アクチュエータの実変位を検出する姿勢検出手段と、該姿勢検出手段によって検出した前記油圧アクチュエータの実変位に基づいて該電磁弁に操作信号を出力するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記作業装置の目標姿勢として前記油圧アクチュエータの目標変位を設定する目標姿勢設定手段と、該目標姿勢設定手段による目標変位と前記姿勢検出手段による実変位とが等しくなるように前記操作信号を生成する操作信号生成手段とを有する建設機械において、
前記操作信号生成手段は、前記目標姿勢設定手段による目標変位と前記姿勢検出手段による実変位との偏差に基づいて前記操作信号を生成するためのフィードバック操作信号を出力するフィードバック操作信号生成手段を備え、
該フィードバック操作信号生成手段は、前記目標変位の変化が予め決められた所定の閾値よりも小さいときに、前記偏差に対するフィードバック操作信号のゲインを低下させるフィードバックゲイン補正手段を有する構成としたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記フィードバック操作信号生成手段は、前記偏差の微分に応じた微分制御信号を出力する微分制御部と、前記偏差に比例した比例制御信号を出力する比例制御部と、前記偏差の積分に応じた積分制御信号を出力する積分制御部と、前記微分制御信号、前記比例制御信号および前記積分制御信号を加算して前記フィードバック操作信号を生成する加算器とを備えたＰＩＤ制御装置によって構成し、
前記フィードバックゲイン補正手段は、前記目標変位の変化が予め決められた所定の閾値よりも小さいときに、前記積分制御部の積分ゲインを保持し、前記微分制御部の微分ゲインと前記比例制御部の比例ゲインとを低下させる構成としてなる請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
前記操作信号生成手段は、前記目標変位の変化に基づいて前記操作信号を生成するためのフィードフォワード操作信号を出力するフィードフォワード操作信号生成手段をさらに備える構成としてなる請求項１または２に記載の建設機械。
【請求項４】
前記フィードフォワード操作信号生成手段は、前記目標変位の変化を演算する目標変位微分演算部を有し、
前記フィードバックゲイン補正手段は、前記目標変位微分演算部による目標変位の変化の演算値に基づいて、前記フィードバック操作信号のゲインを低下させる構成としてなる請求項３に記載の建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動動作機能を有する油圧ショベル等の建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば油圧ショベル等の建設機械では、掘削作業や均し作業のように複数のアクチュエータ（油圧シリンダ等）を駆動させる作業がある。このような作業では、各アクチュエータに対応した操作レバーを同時に操作する必要があるため、手動操作によって目標通りの動作を行うには高度の操作能力が要求される。
【０００３】
このような高度な操作能力が要求される複雑な作業を行うために、建設機械が自動動作機能を有し、複数のアクチュエータからなる作業装置を所定の動作軌跡に沿って自動的に動作させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された建設機械では、油圧アクチュエータとなるシリンダに油圧制御弁を接続して設けると共に、自動動作時には、演算装置等を用いて油圧制御弁を自動的に制御する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭４９−１３２８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、油圧ショベル等の建設機械には、意図した動きと意図しない動きの２種類の挙動が生じる。前者は油圧アクチュエータを目標通りに動作させるために演算装置等が操作信号を出力したことによって油圧アクチュエータに生じる動きであり、後者は例えば動作開始時や停止時に急操作を行った際に作業装置の振動等によって油圧アクチュエータに生じる動きである。後者は、慣性力を円滑に吸収できないことが原因であり、慣性力が大きな作業装置に振動が生じると、油圧ショベル全体も大きく揺れてしまうこともある。
【０００６】
これに対し、上述した従来技術では、油圧アクチュエータの実変位が目標変位と一致するように、油圧制御弁を制御する。しかし、作業装置の操作開始時や停止時には、急な駆動や停止に伴って作業装置に振動が発生することがある。この場合、目標変位の変化がなくなった後でも、作業装置に生じる振動によって油圧アクチュエータの実変位が変化する。この結果、目標変位の変化がなく、油圧アクチュエータを駆動する必要がないときでも、実変位と目標変位との間に偏差が生じ、演算装置から油圧アクチュエータを動作させるための操作信号が出力される。
【０００７】
ここで、操作信号は、油圧制御弁の駆動以外にもエンジン、油圧ポンプ等の様々な制御に関係している。このため、微小な操作信号が発生することによって、例えば油圧ポンプ、エンジン等に通常の制御処理では想定していない制御が有効になってしまい、不要な挙動が生じる可能性がある。また、油圧アクチュエータの振動特性によっては、油圧アクチュエータの追従制御が発散して、振動が増加する虞れもある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、目標変位が変化しないときに不要な挙動を抑制することができる建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は、油圧アクチュエータによって駆動する作業装置と、前記油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、該油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油を制御する油圧制御弁と、該油圧制御弁に対するパイロット圧を制御する電磁弁と、前記作業装置の姿勢として前記油圧アクチュエータの実変位を検出する姿勢検出手段と、該姿勢検出手段によって検出した前記油圧アクチュエータの実変位に基づいて該電磁弁に操作信号を出力するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記作業装置の目標姿勢として前記油圧アクチュエータの目標変位を設定する目標姿勢設定手段と、該目標姿勢設定手段による目標変位と前記姿勢検出手段による実変位とが等しくなるように前記操作信号を生成する操作信号生成手段とを有する建設機械に適用される。
【００１０】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記操作信号生成手段は、前記目標姿勢設定手段による目標変位と前記姿勢検出手段による実変位との偏差に基づいて前記操作信号を生成するためのフィードバック操作信号を出力するフィードバック操作信号生成手段を備え、該フィードバック操作信号生成手段は、前記目標変位の変化が予め決められた所定の閾値よりも小さいときに、前記偏差に対するフィードバック操作信号のゲインを低下させるフィードバックゲイン補正手段を有する構成としたことにある。
【００１１】
請求項２の発明では、前記フィードバック操作信号生成手段は、前記偏差の微分に応じた微分制御信号を出力する微分制御部と、前記偏差に比例した比例制御信号を出力する比例制御部と、前記偏差の積分に応じた積分制御信号を出力する積分制御部と、前記微分制御信号、前記比例制御信号および前記積分制御信号を加算して前記フィードバック操作信号を生成する加算器とを備えたＰＩＤ制御装置によって構成し、前記フィードバックゲイン補正手段は、前記目標変位の変化が予め決められた所定の閾値よりも小さいときに、前記積分制御部の積分ゲインを保持し、前記微分制御部の微分ゲインと前記比例制御部の比例ゲインとを低下させる構成としている。
【００１２】
請求項３の発明では、前記操作信号生成手段は、前記目標変位の変化に基づいて前記操作信号を生成するためのフィードフォワード操作信号を出力するフィードフォワード操作信号生成手段をさらに備える構成としている。
【００１３】
請求項４の発明では、前記フィードフォワード操作信号生成手段は、前記目標変位の変化を演算する目標変位微分演算部を有し、前記フィードバックゲイン補正手段は、前記目標変位微分演算部による目標変位の変化の演算値に基づいて、前記フィードバック操作信号のゲインを低下させる構成としている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、操作信号生成手段のフィードバック操作信号生成手段はフィードバックゲイン補正手段を有するから、フィードバックゲイン補正手段によって、目標変位の変化が予め決められた所定の閾値よりも小さいときに、偏差に対するフィードバック操作信号のゲインを低下させることができる。これにより、目標変位の変化が閾値よりも小さいときには、作業装置に振動が生じて油圧アクチュエータの実変位が変化しても、フィードバック操作信号を抑制することができ、油圧アクチュエータ、油圧ポンプ等の不要な挙動を抑えることができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、フィードバックゲイン補正手段は、目標変位の変化が閾値よりも小さいときに、微分制御部の微分ゲインと比例制御部の比例ゲインとを低下させるから、フィードバック操作信号を抑制することができる。一方、フィードバックゲイン補正手段は、目標変位の変化が閾値よりも小さいときに、積分制御部の積分ゲインは保持するから、定常偏差を抑制することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、操作信号生成手段はフィードフォワード操作信号生成手段をさらに備えるから、フィードフォワード操作信号生成手段によるフィードフォワード操作信号を用いて目標変位の変化に基づく操作信号を生成し、目標変位に対する応答性を高めることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、フィードバックゲイン補正手段は、フィードフォワード操作信号生成手段の目標変位微分演算部による目標変位の変化の演算値に基づいて、フィードバック操作信号のゲインを低下させる。このため、フィードバックゲイン補正手段とフィードフォワード操作信号生成手段とは別個に目標変位の変化を演算する必要がなく、フィードバックゲイン補正手段の構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】ブームシリンダおよびアームシリンダを自動動作させるための構成を示す油圧回路図である。
【図３】ブームシリンダおよびアームシリンダを自動動作させるための構成を示すブロック図である。
【図４】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】目標変位、実変位および操作信号の時間変化を示す特性線図である。
【図６】目標速度、フィードフォワード操作信号およびフィードバック操作信号の時間変化を示す特性線図である。
【図７】第２の実施の形態によるコントローラの構成を示すブロック図である。
【図８】変形例によるコントローラの構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施の形態によるコントローラの構成を示すブロック図である。
【図１０】目標速度および操作信号の時間変化を示す特性線図である。
【図１１】第４の実施の形態によるホイールローダを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態による建設機械について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
図１において、１は建設機械としての油圧ショベルを示している。この油圧ショベル１の車体は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とにより構成されている。上部旋回体３の前側には作業装置８が俯仰動可能に設けられている。油圧ショベル１は、作業装置８を用いて土砂の掘削作業等を行う。
【００２１】
上部旋回体３は、油圧モータ（図示せず）等からなる旋回装置４を介して下部走行体２に取付けられ、旋回装置４によって下部走行体２に対して旋回駆動する。この上部旋回体３は、支持構造体をなす旋回フレーム５と、旋回フレーム５の前部側に設けられ運転室を形成するキャブ６と、旋回フレーム５の後部側に設けられ後述のエンジン２１等を収容する建屋カバー７とを備えている。作業装置８は、キャブ６の側方に位置して旋回フレーム５の前部に設けられている。
【００２２】
図１に示すように、作業装置８は、旋回フレーム５の前部に俯仰動可能に連結されたブーム９と、ブーム９の先端側に俯仰動可能に連結されたアーム１０と、アーム１０の先端側に回動可能に連結されたバケット１１とを備え、ブーム９、アーム１０、バケット１１には油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ１２、アームシリンダ１３、バケットシリンダ１４が設けられている。そして、オペレータがキャブ６内の作業用操作レバー（図示せず）を操作することによって、これらのシリンダ１２〜１４は伸長または縮小する。これにより、作業装置８は、上下方向に俯仰動し、土砂等の掘削作業を行うものである。
【００２３】
図２に示すように、ブームシリンダ１２には、シリンダ１２の伸長または縮小による実変位Ｘa1を検出するシリンダ変位センサ１５が取付けられている。同様に、アームシリンダ１３には、シリンダ１３の伸長または縮小による実変位Ｘb1を検出するシリンダ変位センサ１６が取付けられている。これらのシリンダ変位センサ１５，１６は、シリンダ１２，１３の実変位Ｘa1，Ｘb1に基づいて作業装置８の実際の姿勢を検出する姿勢検出手段を構成し、姿勢検出信号として例えば実変位Ｘa1，Ｘb1に対応した電圧、電流等の信号を出力する。油圧ショベル１は、シリンダ変位センサ１５，１６によって検出した実変位Ｘa1，Ｘb1等に基づいて、ブーム９およびアーム１０を自動的に動作させる自動動作機能を備えている。
【００２４】
次に、油圧ショベル１の自動動作機能に係る構成について、図２ないし図４を参照しつつ説明する。
【００２５】
２０はブームシリンダ１２およびアームシリンダ１３を駆動するための油圧回路を示している。この油圧回路２０は、エンジン２１、油圧ポンプ２２、パイロットポンプ２４、方向制御弁２８，２９、比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ等によって構成されている。
【００２６】
エンジン２１は、上部旋回体３の建屋カバー７内に収容されている。このエンジン２１は、後述の油圧ポンプ２２、パイロットポンプ２４等の動力源となり、これらのポンプ２２，２４を回転駆動する。
【００２７】
油圧ポンプ２２は、エンジン２１により回転駆動され、タンク２３と共にメインの油圧源を構成している。また、油圧ポンプ２２は、他の油圧ポンプであるパイロットポンプ２４と共にエンジン２１により回転駆動され、パイロットポンプ２４は、タンク２３と共にパイロット油圧源を構成している。油圧ポンプ２２は吐出管路２５内に向けて圧油を吐出し、パイロットポンプ２４はパイロット圧導管２６に向けてパイロット圧油を吐出する。
【００２８】
パイロットポンプ２４の吐出側には、例えばパイロット圧導管２６とタンク２３との間に低圧リリーフ弁２７が設けられ、この低圧リリーフ弁は、パイロット圧導管２６内の圧力が予め決められた低圧の設定値を越えたとき開弁して過剰圧をタンク２３側にリリーフさせる。また、油圧ポンプ２２の吐出側には、例えば吐出管路２５とタンク２３との間に高圧リリーフ弁（図示せず）が設けられ、この高圧リリーフ弁は、吐出管路２５内の圧力が予め決められた高圧の設定値を越えたときに開弁して過剰圧をタンク２３側にリリーフさせる。
【００２９】
ここで、吐出管路２５は、複数の供給管路２５Ａ，２５Ｂ（図２中では２本のみ図示）に分岐されている。これらの供給管路２５Ａ，２５Ｂのうち第１の供給管路２５Ａは、ブームシリンダ１２に対し、後述の方向制御弁２８を介して圧油を供給する。第２の供給管路２５Ｂは、アームシリンダ１３に対し、後述の方向制御弁２９を介して圧油を供給する。
【００３０】
２８はブームシリンダ１２用の油圧制御弁としての方向制御弁を示している。この方向制御弁２８は、例えば６ポート３位置の油圧パイロット式方向制御弁により構成され、その両端側には一対の油圧パイロット部２８Ａ，２８Ｂが設けられている。油圧パイロット部２８Ａ，２８Ｂには、後述の比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂからパイロット圧油が供給される。これにより、方向制御弁２８は中立位置（ｃ）から左，右の作動位置（ａ），（ｂ）のいずれかに切換えられる。
【００３１】
方向制御弁２８が中立位置（ｃ）から作動位置（ａ），（ｂ）に切換えられたときには、油圧ポンプ２２からの圧油が吐出管路２５、第１の供給管路２５Ａを介してブームシリンダ１２に供給される。これにより、ブームシリンダ１２は、ロッド１２Ａが伸長または縮小する方向に駆動される。
【００３２】
２９はアームシリンダ１３用の油圧制御弁としての方向制御弁を示している。この方向制御弁２９は、方向制御弁２８とほぼ同様に構成される。このため、方向制御弁２９は、例えば６ポート３位置の油圧パイロット式方向制御弁により構成され、その両端側には一対の油圧パイロット部２９Ａ，２９Ｂが設けられている。油圧パイロット部２９Ａ，２９Ｂには、後述の比例電磁弁３１Ａ，３１Ｂからパイロット圧油が供給される。これにより、方向制御弁２９は中立位置（ｃ）から左，右の作動位置（ａ），（ｂ）のいずれかに切換えられる。
【００３３】
方向制御弁２９が中立位置（ｃ）から作動位置（ａ），（ｂ）に切換えられたときには、油圧ポンプ２２からの圧油が吐出管路２５、第２の供給管路２５Ｂを介してアームシリンダ１３に供給される。これにより、アームシリンダ１３は、ロッド１３Ａが伸長または縮小する方向に駆動される。
【００３４】
３０Ａ，３０Ｂはブームシリンダ１２を操作するための比例電磁弁を示している。これらの比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂは、例えば３ポート２位置の電磁方向切換弁によって構成されている。比例電磁弁３０Ａの出力ポートは方向制御弁２８の油圧パイロット部２８Ａに接続され、比例電磁弁３０Ｂの出力ポートは方向制御弁２８の油圧パイロット部２８Ｂに接続されている。比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂは、後述のコントローラ３２から出力される操作信号Ｓaに応じて低圧位置（ｄ）と高圧位置（ｅ）との間で切換えられる。
【００３５】
具体的には、操作信号Ｓaによって比例電磁弁３０Ａが高圧位置（ｅ）に切換わるときには、比例電磁弁３０Ｂが低圧位置（ｄ）に切換わる。操作信号Ｓaによって比例電磁弁３０Ｂが高圧位置（ｅ）に切換わるときには、比例電磁弁３０Ａが低圧位置（ｄ）に切換わる。これにより、比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂは、操作信号Ｓaに応じたパイロット圧を方向制御弁２８の油圧パイロット部２８Ａ，２８Ｂに供給し、方向制御弁２８を切換え制御する。
【００３６】
３１Ａ，３１Ｂはアームシリンダ１３を操作するための比例電磁弁を示している。これらの比例電磁弁３１Ａ，３１Ｂは、例えば３ポート２位置の電磁方向切換弁によって構成されている。比例電磁弁３１Ａの出力ポートは方向制御弁２９の油圧パイロット部２９Ａに接続され、比例電磁弁３１Ｂの出力ポートは方向制御弁２９の油圧パイロット部２９Ｂに接続されている。比例電磁弁３１Ａ，３１Ｂは、後述のコントローラ３２から出力される操作信号Ｓbに応じて低圧位置（ｄ）と高圧位置（ｅ）との間で切換えられる。これにより、比例電磁弁３１Ａ，３１Ｂは、操作信号Ｓbに応じたパイロット圧を方向制御弁２９の油圧パイロット部２９Ａ，２９Ｂに供給する。
【００３７】
具体的には、操作信号Ｓbによって比例電磁弁３１Ａが高圧位置（ｅ）に切換わるときには、比例電磁弁３１Ｂが低圧位置（ｄ）に切換わる。操作信号Ｓbによって比例電磁弁３１Ｂが高圧位置（ｅ）に切換わるときには、比例電磁弁３１Ａが低圧位置（ｄ）に切換わる。これにより、比例電磁弁３１Ａ，３１Ｂは、操作信号Ｓbに応じたパイロット圧を方向制御弁２９の油圧パイロット部２９Ａ，２９Ｂに供給し、方向制御弁２９を切換え制御する。
【００３８】
３２は比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂに操作信号Ｓaを出力すると共に、比例電磁弁３１Ａ，３１Ｂに操作信号Ｓbを出力するコントローラを示している。このコントローラ３２は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、入力側がシリンダ変位センサ１５，１６に接続され、出力側が比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂに接続されている。
【００３９】
図３および図４に示すように、コントローラ３２は、作業装置８の目標姿勢としてブームシリンダ１２およびアームシリンダ１３の目標変位Ｘa0，Ｘb0を設定する目標姿勢設定部３３（目標姿勢設定手段）と、目標姿勢設定部３３による目標変位Ｘa0，Ｘb0とシリンダ変位センサ１５，１６による実変位Ｘa1，Ｘb1とが等しくなるように操作信号Ｓa，Ｓbを生成する操作信号生成部３４（操作信号生成手段）とを備えている。操作信号生成部３４は、ブーム９を操作するためのブーム用操作信号生成部３５と、アーム１０を操作するためのアーム用操作信号生成部３６とを有する。
【００４０】
ブーム用操作信号生成部３５は、フィードフォワード操作信号生成部３７（フィードフォワード操作信号生成手段）、偏差演算部３８、フィードバック操作信号生成部３９（フィードバック操作信号生成手段）、加算部４５を備える。
【００４１】
フィードフォワード操作信号生成部３７は、目標変位Ｘa0の変化に基づいて操作信号Ｓaを生成するためのフィードフォワード操作信号ＳＦＦaを出力する。図４に示すように、フィードフォワード操作信号生成部３７は、目標変位Ｘa0の変化を演算する目標変位微分演算部としての微分器３７Ａと、微分器３７Ａから出力された目標変位Ｘa0の時間微分に対応した目標速度Ｖa0を所定のゲインＫffで増幅する増幅器３７Ｂとによって構成される。このとき、フィードフォワード操作信号ＳＦＦaは、目標速度Ｖa0とゲインＫffとの積に対応する（ＳＦＦa＝Ｋff×Ｖa0）。なお、増幅器３７ＢのゲインＫffは、ブームシリンダ１２の応答速度等を考慮して適宜設定される。
【００４２】
偏差演算部３８は、目標変位Ｘa0と実変位Ｘa1との偏差ΔＸaを演算する。この偏差演算部３８は、入力側が目標姿勢設定部３３とシリンダ変位センサ１５とに接続され、出力側がフィードバック操作信号生成部３９に接続されている。偏差演算部３８は、目標変位Ｘa0から実変位Ｘa1を減算して偏差ΔＸa（ΔＸa＝Ｘa0−Ｘa1）を算出し、この偏差ΔＸaをフィードバック操作信号生成部３９に向けて出力する。
【００４３】
フィードバック操作信号生成部３９は、目標変位Ｘa0と実変位Ｘa1との偏差ΔＸaに基づいて操作信号Ｓaを生成するためのフィードバック操作信号ＳＦＢaを出力する。このフィードバック操作信号生成部３９は、偏差ΔＸaの微分（微分偏差ｄΔＸa）に応じた微分制御信号Ｓdaを出力する微分制御部４０と、偏差ΔＸaに比例した比例制御信号Ｓpaを出力する比例制御部４１と、偏差ΔＸaの積分（積分偏差ｉΔＸa）に応じた積分制御信号Ｓiaを出力する積分制御部４２と、微分制御信号Ｓda、比例制御信号Ｓpaおよび積分制御信号Ｓiaを加算してフィードバック操作信号ＳＦＢaを生成する加算器４３とを備えたＰＩＤ制御装置によって構成されている。
【００４４】
ここで、微分制御部４０は、偏差ΔＸaを時間微分する微分器４０Ａと、微分器４０Ａから出力された微分偏差ｄΔＸaを所定の微分ゲインＫdで増幅する増幅器４０Ｂとによって構成される。このとき、微分制御信号Ｓdaは、微分偏差ｄΔＸaと微分ゲインＫdとの積に対応する（Ｓda＝Ｋd×ｄΔＸa）。
【００４５】
比例制御部４１は、偏差ΔＸaを所定の比例ゲインＫpで増幅する増幅器４１Ａによって構成される。このとき、比例制御信号Ｓpaは、偏差ΔＸaと比例ゲインＫpとの積に対応する（Ｓpa＝Ｋp×ΔＸa）。
【００４６】
積分制御部４２は、偏差ΔＸaを時間積分する積分器４２Ａと、積分器４２Ａから出力された積分偏差ｉΔＸaを所定の積分ゲインＫiで増幅する増幅器４２Ｂとによって構成される。このとき、積分制御信号Ｓiaは、積分偏差ｉΔＸaと積分ゲインＫiとの積に対応する（Ｓia＝Ｋi×ｉΔＸa）。
【００４７】
なお、目標速度Ｖa0が閾値ＴＨa0よりも大きいブームシリンダ１２の駆動時には、ゲインＫd，Ｋp，Ｋiは、ブームシリンダ１２の応答速度等を考慮して適宜設定される。このような駆動時には、ゲインＫd，Ｋp，Ｋiは、例えば予め定められた一定値に設定される。但し、駆動時のゲインＫd，Ｋp，Ｋiは、目標速度Ｖa0以外の要因に基づいて可変に設定されてもよい。
【００４８】
フィードバック操作信号生成部３９は、目標変位Ｘa0の変化（目標速度Ｖa0）が所定の閾値ＴＨa0よりも小さいブームシリンダ１２の停止時に、偏差ΔＸaに対するフィードバック操作信号ＳＦＢaのゲインを低下させるフィードバックゲイン補正部４４（フィードバックゲイン補正手段）を有する。このフィードバックゲイン補正部４４は、例えばフィードフォワード操作信号生成部３７から出力されるフィードフォワード操作信号ＳＦＦaの絶対値と操作信号閾値ＴＨsaとを比較し、比較結果に応じて微分制御部４０の微分ゲインＫdと、比例制御部４１の比例ゲインＫpとを調整する。
【００４９】
このとき、フィードフォワード操作信号ＳＦＦaは目標速度Ｖa0とゲインＫffとの積に対応しているから、操作信号閾値ＴＨsaは閾値ＴＨa0とゲインＫffとの積に対応している（ＴＨsa＝Ｋff×ＴＨa0）。また、閾値ＴＨa0は、例えば偏差ΔＸaによってブームシリンダ１２、油圧ポンプ２２等に不要な挙動が生じるか否かを基準に設定される。
【００５０】
フィードフォワード操作信号ＳＦＦaの絶対値が操作信号閾値ＴＨsaよりも小さいときには、フィードバックゲイン補正部４４は、積分制御部４２の積分ゲインＫiを予め設定された値に保持するのに対し、微分制御部４０の微分ゲインＫdと比例制御部４１の比例ゲインＫpとを予め設定された値よりも低下させる。一方、フィードフォワード操作信号ＳＦＦaの絶対値が操作信号閾値ＴＨsaよりも大きいときには、フィードバックゲイン補正部４４は、積分ゲインＫi、微分ゲインＫdおよび比例ゲインＫpのいずれも予め設定された値に保持する。
【００５１】
なお、図４に示すフィードバックゲイン補正部４４は、フィードフォワード操作信号ＳＦＦaの絶対値に拘らず、積分ゲインを制御しないことによって、フィードフォワード操作信号ＳＦＦaの絶対値が操作信号閾値ＴＨsaよりも小さいときに、積分制御部４２の積分ゲインＫiを予め設定された値に保持する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばフィードバックゲイン補正部４４は、積分制御部４２の積分ゲインＫiを制御する構成としてもよい。この場合、フィードバックゲイン補正部４４は、フィードフォワード操作信号ＳＦＦaの絶対値が操作信号閾値ＴＨsaよりも小さいときに、積分制御部４２の積分ゲインＫiを予め設定された値に保持する信号を出力すればよい。
【００５２】
加算部４５は、フィードフォワード操作信号生成部３７から出力されるフィードフォワード操作信号ＳＦＦaと、フィードバック操作信号生成部３９から出力されるフィードバック操作信号ＳＦＢaとを加算して、操作信号Ｓaを生成する。
【００５３】
アーム用操作信号生成部３６も、ブーム用操作信号生成部３５とほぼ同様に構成される。このため、アーム用操作信号生成部３６は、フィードフォワード操作信号生成部３７、偏差演算部３８、フィードバック操作信号生成部３９、加算部４５を備える。
【００５４】
このとき、アーム用操作信号生成部３６の目標変位Ｘb0、実変位Ｘb1、偏差ΔＸb、目標速度Ｖb0、微分偏差ｄΔＸb0、積分偏差ｉΔＸb0、微分制御信号Ｓdb、比例制御信号Ｓpb、積分制御信号Ｓib、フィードフォワード操作信号ＳＦＦb、フィードバック操作信号ＳＦＢb、操作信号Ｓbは、ブーム用操作信号生成部３５の目標変位Ｘa0、実変位Ｘa1、偏差ΔＸa、目標速度Ｖa0、微分偏差ｄΔＸa0、積分偏差ｉΔＸa0、微分制御信号Ｓda、比例制御信号Ｓpa、積分制御信号Ｓia、フィードフォワード操作信号ＳＦＦa、フィードバック操作信号ＳＦＢa、操作信号Ｓaにそれぞれ対応する。アーム用操作信号生成部３６のフィードバックゲイン補正部４４は、目標速度Ｖb0が閾値ＴＨbよりも小さいとき、即ちフィードフォワード操作信号ＳＦＦbが閾値ＴＨbに応じた操作信号閾値ＴＨsbよりも小さいときに、偏差ΔＸbに対するフィードバック操作信号ＳＦＢbのゲインを低下させる。
【００５５】
図２に示すように、コントローラ３２には、自動動作と手動動作を切換える選択スイッチ４６が接続して設けられている。選択スイッチ４６によって手動操作が選択されたときには、コントローラ３２は、オペレータによる図示しない作業用操作レバーの操作量に応じた操作信号Ｓa，Ｓbを比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂに向けて出力する。一方、選択スイッチ４６によって自動操作が選択されたときには、目標姿勢設定部３３から出力される目標変位Ｘa0，Ｘb0と実変位Ｘa1，Ｘb1との偏差ΔＸa，ΔＸbが小さくなるような操作信号Ｓa，Ｓbを比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂに向けて出力する。
【００５６】
次に、本実施の形態による油圧ショベル１の自動動作について、図２ないし図６を参照しつつ説明する。
【００５７】
まず、自動動作を行う場合は、オペレータは、選択スイッチ４６によって自動操作を選択する。これにより、コントローラ３２の目標姿勢設定部３３は、予め設定された時系列の目標変位Ｘa0，Ｘb0をブーム用操作信号生成部３５とアーム用操作信号生成部３６とに出力する。
【００５８】
このとき、ブーム用操作信号生成部３５のフィードフォワード操作信号生成部３７は、目標変位Ｘa0に基づくフィードフォワード操作信号ＳＦＦaを生成し、ブーム用操作信号生成部３５のフィードバック操作信号生成部３９は、目標変位Ｘa0と実変位Ｘa1とに基づいてフィードバック操作信号ＳＦＢaを生成する。そして、ブーム用操作信号生成部３５は、フィードフォワード操作信号ＳＦＦaとフィードバック操作信号ＳＦＢaとを加算した操作信号Ｓaを出力する。これにより、操作信号Ｓaに応じて比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂが切換え操作され、方向制御弁２８を通じてブームシリンダ１２に圧油が供給される。この結果、ブーム用操作信号生成部３５は、目標変位Ｘa0と実変位Ｘa1との偏差ΔＸaが小さくなるように、ブームシリンダ１２を動作させる。
【００５９】
同様に、アーム用操作信号生成部３６も、目標変位Ｘb0に基づくフィードフォワード操作信号ＳＦＦbと、目標変位Ｘb0と実変位Ｘb1とに基づくフィードバック操作信号ＳＦＢbとを加算して、操作信号Ｓbを生成する。これにより、操作信号Ｓbに応じて比例電磁弁３１Ａ，３１Ｂが切換え操作され、方向制御弁２９を通じてアームシリンダ１３に圧油が供給される。この結果、アーム用操作信号生成部３６は、目標変位Ｘb0と実変位Ｘb1との偏差ΔＸbが小さくなるように、アームシリンダ１２を動作させる。これらのシリンダ１２，１３等の動作によって、作業装置８は、例えば直線掘削のような予め目標姿勢設定部３３に設定された動作を行う。
【００６０】
ここで、例えばブーム９を停止した状態でアーム１０、バケット１１、旋回装置４等を動作させるときには、目標姿勢設定部３３による目標変位Ｘa0は、自動動作の途中で一時的に一定値に保持される。同様に、自動動作の途中でアーム１０を停止した状態に保持することもある。
【００６１】
そこで、ブームシリンダ１２を伸長した後に、一時的に停止させ、その後に縮小させる場合を考える。この場合、図５に示すように、目標変位Ｘa0は、時点ｔ0から時点ｔ1までの間にブームシリンダ１２の伸長に応じて増加し、次なる時点ｔ1から時点ｔ2までの間は一時的に一定値に保持される。その後、目標変位Ｘa0は、時点ｔ2から時点ｔ3までの間にブームシリンダ１２の縮小に応じて減少する。このとき、コントローラ３２のブーム用操作信号生成部３５は目標変位Ｘa0に応じた操作信号Ｓaを出力するから、ブームシリンダ１２は、目標変位Ｘa0に応じて動作する。このため、実変位Ｘa1は、ブームシリンダ１２の伸長に応じて増加し、ブームシリンダ１２の縮小に応じて減少する。
【００６２】
ここで、ブームシリンダ１２の動作を時点ｔ1で一時的に停止させたときでも、作業装置８等に作用する慣性力によって、作業装置８に振動が生じることがある。このため、時点ｔ1で目標変位Ｘa0が変化せずに一定値に保持されたときでも、実変位Ｘa1が変化することがある。
【００６３】
このとき、図６に示すように、フィードフォワード操作信号ＳＦＦaは、目標変位Ｘa0の変化（目標速度Ｖa0）に応じて時点ｔ0から時点ｔ1までの間に正側の値が出力され、時点ｔ2から時点ｔ3までの間に負側の値が出力されるのに対し、時点ｔ1から時点ｔ2までの間は０（零）付近の値に保持される。一方、フィードバック操作信号ＳＦＢaは、目標変位Ｘa0と実変位Ｘa1との偏差ΔＸaを減少させるために、偏差ΔＸaに応じて変化する。
【００６４】
ここで、フィードバックゲイン補正部４４を省いた第１の比較例について検討する。このような第１の比較例では、フィードバック操作信号ＳＦＢxは、目標変位Ｘa0と実変位Ｘa1との偏差ΔＸaを減少させるために、偏差ΔＸaに応じた値が出力される。このため、図５および図６中に破線で示すように、時点ｔ1から時点ｔ2までの間でも、操作信号Ｓxおよびフィードバック操作信号ＳＦＢxは、偏差ΔＸaに応じて振動した値になる。この結果、油圧ポンプ２２やエンジン２１に余分な負荷が加わると共に、ブームシリンダ１２に不要な挙動が発生する。
【００６５】
これに対し、本実施の形態によるフィードバック操作信号生成部３９はフィードバックゲイン補正部４４を備えるから、フィードバックゲイン補正部４４は、目標変位Ｘa0の時間変化としてフィードフォワード操作信号ＳＦＦaの絶対値が操作信号閾値ＴＨsaよりも小さいときには、微分ゲインＫdと比例ゲインＫpを低下させる。このため、フィードバック操作信号生成部３９は、目標速度Ｖa0が小さいとき、もしくはブームシリンダ１２の停止時には、フィードバック操作信号ＳＦＢaを抑制することができる。この結果、図５および図６中に実線で示すように、本実施の形態では、時点ｔ1から時点ｔ2までの間では、偏差ΔＸaが生じても、操作信号Ｓaおよびフィードバック操作信号ＳＦＢaは、小さい値に保持される。これにより、目標変位Ｘa0が変化せずに一定値に保持されたときには、方向制御弁２８を中立位置（ｃ）付近に保持することができるから、油圧ポンプ２２やエンジン２１に余分な負荷が加わることがなくなるのに加え、ブームシリンダ１２の不要な挙動を抑えることができる。
【００６６】
そして、目標変位Ｘa0の保持状態が解除されて再度変化したときには、偏差ΔＸaが増加する。このため、フィードバックゲイン補正部４４は、微分ゲインＫdおよび比例ゲインＫpの制限を解除して、これらを予め設定された値に復帰させる。これにより、時点ｔ2から時点ｔ3までの間は、目標変位Ｘa0の減少に応じたフィードフォワード操作信号ＳＦＦa、フィードバック操作信号ＳＦＢaおよび操作信号Ｓaが出力されるから、目標変位Ｘa0の減少に応じてブームシリンダ１２を縮小させることができる。
【００６７】
以上の自動動作については、ブーム９の動作を例に挙げて説明したが、アーム１０の動作でも同様である。
【００６８】
かくして、本実施の形態では、操作信号生成部３４のフィードバック操作信号生成部３９はフィードバックゲイン補正部４４を有するから、フィードバックゲイン補正部４４によって、目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化が予め決められた所定の閾値ＴＨa，ＴＨbよりも小さいときに、偏差ΔＸa，ΔＸbに対するフィードバック操作信号ＳＦＢa，ＳＦＢbのゲインを低下させることができる。具体的には、ＰＩＤ制御装置からなるフィードバック操作信号生成部３９は、目標速度Ｖa0，Ｖb0が閾値ＴＨa0，ＴＨb0よりも小さいときに、微分ゲインＫdと比例ゲインＫpを低下させる。
【００６９】
これにより、目標速度Ｖa0，Ｖb0が閾値ＴＨa0，ＴＨb0よりも小さいときには、作業装置８に振動が生じてシリンダ１２，１３の実変位Ｘa1，Ｘb1が変化しても、フィードバック操作信号ＳＦＢa，ＳＦＢbを抑制することができ、シリンダ１２，１３、油圧ポンプ２２等の不要な挙動を抑えることができる。
【００７０】
また、フィードバックゲイン補正部４４は、目標速度Ｖa0，Ｖb0が閾値ＴＨa0，ＴＨb0よりも小さいときでも、積分制御部４２の積分ゲインＫiは予め決められた所定の値に保持する。このため、目標速度Ｖa0，Ｖb0が閾値ＴＨa0，ＴＨb0よりも小さくなっても、フィードバック操作信号生成部３９は、積分偏差ｉΔＸa0，ｉΔＸb0を減少させるためのフィードバック操作信号ＳＦＢa，ＳＦＢbを出力する。この結果、目標速度Ｖa0，Ｖb0が閾値ＴＨa0，ＴＨb0よりも小さいときでも、目標変位Ｘa0，Ｘb0と実変位Ｘa1，Ｘb1との間に生じる定常偏差を抑制することができ、実変位Ｘa1，Ｘb1を目標変位Ｘa0，Ｘb0に近付けることができる。
【００７１】
さらに、操作信号生成部３４はフィードフォワード操作信号生成部３７を備えるから、フィードフォワード操作信号生成部３７によるフィードフォワード操作信号ＳＦＦa，ＳＦＦbを用いて目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化に基づく操作信号Ｓa，Ｓbを生成し、目標変位Ｘa0，Ｘb0に対する応答性を高めることができる。
【００７２】
また、フィードバックゲイン補正部４４は、フィードフォワード操作信号生成部３７の微分器３７Ａによる目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化の演算値（目標速度Ｖa0，Ｖb0）に基づいて、フィードバック操作信号ＳＦＢa，ＳＦＢbのゲインを低下させる。このため、フィードフォワード操作信号生成部３７とは別個に目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化を演算する必要がなく、フィードバックゲイン補正部４４等の構成を簡略化することができる。
【００７３】
次に、図７は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、フィードバックゲイン補正部には、フィードフォワード操作信号とは別個に目標変位の変化が入力される構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７４】
５１は第２の実施の形態によるコントローラで、このコントローラ５１は、第１の実施の形態によるコントローラ３２とほぼ同様に、目標姿勢設定部３３と操作信号生成部３４とを備えると共に、操作信号生成部３４は、ブーム用操作信号生成部３５とアーム用操作信号生成部３６とを有する。操作信号生成部３５，３６は、フィードフォワード操作信号生成部３７、偏差演算部３８、フィードバック操作信号生成部３９、加算部４５を備える。
【００７５】
フィードバック操作信号生成部３９は、微分制御部４０、比例制御部４１、積分制御部４２および加算器４３を備えたＰＩＤ制御装置によって構成されると共に、目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化が所定の閾値ＴＨa0，ＴＨb0よりも小さいときに、偏差ΔＸa，ΔＸbに対するフィードバック操作信号ＳＦＢa，ＳＦＢbのゲインを低下させるフィードバックゲイン補正部５２（フィードバックゲイン補正手段）を有する。
【００７６】
ここで、フィードバックゲイン補正部５２は、第１の実施の形態によるフィードバックゲイン補正部４４とほぼ同様に構成される。但し、フィードバックゲイン補正部５２の入力側には、目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化である目標速度Ｖa0，Ｖb0を演算する微分器５３が接続される。このため、フィードバックゲイン補正部５２は、微分器５３から出力された目標速度Ｖa0，Ｖb0に基づいて偏差ΔＸa，ΔＸbに対するフィードバック操作信号ＳＦＢa，ＳＦＢbのゲインを低下させる。この点で、第１の実施の形態によるフィードバックゲイン補正部４４とは異なる。
【００７７】
かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００７８】
なお、第２の実施の形態では、目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化を演算する微分器５３を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図８に示す変形例によるコントローラ６１のように、フィードバックゲイン補正部６２は、フィードフォワード操作信号生成部３７の微分器３７Ａから出力される目標速度Ｖa0，Ｖb0に基づいて偏差ΔＸa，ΔＸbに対するフィードバック操作信号ＳＦＢa，ＳＦＢbのゲインを低下させる構成としてもよい。
【００７９】
次に、図９および図１０は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、操作信号生成部からフィードフォワード操作信号生成部を省いたことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８０】
７１は第２の実施の形態によるコントローラで、このコントローラ７１は、目標姿勢設定部３３と、操作信号生成手段としての操作信号生成部７２とを備える。この操作信号生成部７２は、ブーム用操作信号生成部７３とアーム用操作信号生成部７４とを有する。但し、操作信号生成部７３，７４は、偏差演算部３８、フィードバック操作信号生成部３９、加算部４５を備えるものの、フィードフォワード操作信号生成部が省かれている。この点で、第３の実施の形態による操作信号生成部７３，７４は、第１の実施の形態による操作信号生成部３５，３６とは異なる。
【００８１】
このとき、ブーム用操作信号生成部７３のフィードバック操作信号生成部３９から出力されるフィードバック操作信号は、ブーム９用の操作信号Ｓaになる。同様に、アーム用操作信号生成部７４のフィードバック操作信号生成部３９から出力されるフィードバック操作信号は、アーム１０用の操作信号Ｓbになる。
【００８２】
フィードバック操作信号生成部３９は、微分制御部４０、比例制御部４１、積分制御部４２および加算器４３を備えたＰＩＤ制御装置によって構成されると共に、目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化が所定の閾値ＴＨa0，ＴＨb0よりも小さいときに、偏差ΔＸa，ΔＸbに対するフィードバック操作信号となる操作信号Ｓa，Ｓbのゲインを低下させるフィードバックゲイン補正部７５（フィードバックゲイン補正手段）を有する。この場合、操作信号Ｓa，Ｓbは目標速度Ｖa0，Ｖb0に応じて変化するように、例えばゲインＫd，ゲインＫp等が適宜設定される。これにより、操作信号Ｓa，Ｓbは、第１の実施の形態とほぼ同様に目標速度Ｖa0，Ｖb0に応じて変化する（図１０参照）。
【００８３】
また、フィードバックゲイン補正部７５は、第１の実施の形態によるフィードバックゲイン補正部４４とほぼ同様に構成される。但し、フィードバックゲイン補正部７５の入力側には、目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化である目標速度Ｖa0，Ｖb0を演算する微分器７６が接続される。このため、フィードバックゲイン補正部７５は、微分器７６から出力された目標速度Ｖa0，Ｖb0の絶対値が閾値ＴＨa0，ＴＨb0よりも小さいときに、偏差ΔＸa，ΔＸbに対する操作信号Ｓa，Ｓb（フィードバック操作信号）のゲインを低下させる。この点で、第１の実施の形態によるフィードバックゲイン補正部４４とは異なる。
【００８４】
例えば操作信号生成部７２からフィードバックゲイン補正部７５を省いた第２の比較例では、図１０中に破線で示すように、操作信号Ｓxは、偏差ΔＸa，ΔＸbを減少させるために、目標速度Ｖa0，Ｖb0に応じた値になる。このため、図１０中に破線で示すように、時点ｔ1から時点ｔ2までの間で目標速度Ｖa0，Ｖb0が小さくなっても、操作信号Ｓxは、偏差ΔＸa，ΔＸbに応じて振動した値が出力され、油圧ポンプ２２等に不要な挙動が生じる虞れがある。
【００８５】
これに対し、第３の実施の形態による操作信号生成部７２では、フィードバック操作信号生成部３９にフィードバックゲイン補正部７５を備えるから、フィードバックゲイン補正部７５は、目標変位Ｘa0，Ｘb0の変化である目標速度Ｖa0，Ｖb0の絶対値が閾値ＴＨa0，ＴＨb0よりも小さいときには、微分ゲインＫdと比例ゲインＫpを低下させる。このため、フィードバック操作信号生成部３９は、目標速度Ｖa0，Ｖb0が小さいときには、操作信号Ｓa，Ｓbを抑制することができる。この結果、図１０中に実線で示すように、本実施の形態では、時点ｔ1から時点ｔ2までの間では、偏差ΔＸa，ΔＸbが生じても、操作信号Ｓa，Ｓbは、小さい値に保持される。これにより、油圧ポンプ２２やエンジン２１に余分な負荷が加わることがなくなるのに加え、ブームシリンダ１２の不要な挙動を抑えることができる。
【００８６】
かくして、このように構成された第３の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００８７】
次に、図１１は本発明の第４の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、ホイールローダのアームシリンダおよびバケットシリンダの自動動作にフィードバックゲイン補正部を含むコントローラを適用したことになる。なお、第４の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００８８】
８１は第４の実施の形態によるホイールローダを示し、このホイールローダ８１は、左，右の前車輪８２が設けられた前部車体８３と、左，右の後車輪８４が設けられた後部車体８５とを有する。このとき、前部車体８３と後部車体８５とが、ホイールローダ８１の車体を構成している。前部車体８３と後部車体８５とは、連結機構８６を介して左，右方向に屈曲可能に連結されている。
【００８９】
前部車体８３と後部車体８５との間にはステアリングシリンダ８７が設けられている。このステアリングシリンダ８７を伸長または縮小させることにより、前部車体８３と後部車体８５とが連結機構８６を中心として屈曲する。ホイールローダ８１は、前部車体８３と後部車体８５とが連結機構８６を中心として左，右方向に屈曲することにより、走行時の舵取りを行うアーティキュレート式の作業車両として構成されている。
【００９０】
後部車体８５には、運転室を形成するキャブ８８が設けられている。また、前車輪８２および後車輪８４は、プロペラシャフト、デファレンシャル機構等を介して後部車体８５に搭載されたエンジン（いずれも図示せず）が連結されている。これにより、前車輪８２および後車輪８４は、エンジンからの動力によって同時に回転駆動され、ホイールローダ８１は４輪駆動の状態で走行動作を行う。
【００９１】
８９は前部車体３に設けられた作業装置（フロント）を示し、この作業装置８９は、前部車体８３に俯仰動可能に取付けられた左，右のアーム９０と、各アーム９０の先端側に回動可能に取付けられたローダバケット９１とを備え、アーム９０、ローダバケット９１には油圧アクチュエータとしてのアームシリンダ９２、バケットシリンダ９３が設けられている。作業装置８９は、アームシリンダ９２によってアーム９０を俯仰動させると共に、バケットシリンダ９３によってローダバケット９１を回動させることにより、ローダバケット９１によって掬った土砂等をダンプトラックの荷台等に排出する土木作業を行う。
【００９２】
シリンダ９２，９３には、第１の実施の形態によるシリンダ変位センサ１５，１６とほぼ同様のシリンダ変位センサ９４，９５が取付けられている。また、シリンダ９２，９３には、第１の実施の形態による油圧ポンプ２２、パイロットポンプ２４、方向制御弁２８，２９、比例電磁弁３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ等からなる油圧回路２０とほぼ同様な油圧回路９６が接続して設けられている。また、ホイールローダ８１は、この油圧回路９６を制御するために、第１の実施の形態によるコントローラ３２とほぼ同様なコントローラ９７を備えている。このコントローラ９７には、自動動作と手動動作を切換える選択スイッチ９８が接続して設けられている。選択スイッチ９８によって自動動作が選択されたときには、コントローラ９７は、目標変位と実変位とに基づいて、シリンダ９２，９３に対する圧油の供給と排出を制御する。これにより、ホイールローダ８１は、シリンダ変位センサ９４，９５によって検出した実変位等に基づいて、アーム９０およびローダバケット９１を自動的に動作させる。このとき、コントローラ９７は、目標変位の変化が予め決められた所定の閾値よりも小さいときに、偏差に対するフィードバック操作信号のゲインを低下させる。
【００９３】
かくして、このように構成された第４の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００９４】
なお、前記第１ないし第３の実施の形態では、油圧アクチュエータとしてブームシリンダ１２とアームシリンダ１３を自動動作させる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、これらに加えて、油圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ１４や旋回装置４を動作させる油圧モータ等の自動動作に適用してもよく、例えばこれら複数の油圧アクチュエータのうち大きな振動が生じ易い単一の油圧アクチュエータに適用してもよい。
【００９５】
また、前記各実施の形態では、作業装置８の自動動作と手動動作を切換える選択スイッチ４６，９８を備えるものとしたが、選択スイッチ４６，９８を省いて自動動作だけを行う構成としてもよい。
【００９６】
また、前記各実施の形態では、姿勢検出手段は、シリンダ１２，１３，９２，９３の実変位を直接的に検出するシリンダ変位センサ１４，１５，９４，９５によって構成した。しかし、本発明はこれに限らず、姿勢検出手段は、例えば車体とブームとの間の角度やブームとアームとの間の角度を検出する角度センサによって構成し、これらの角度センサによって検出した作業装置の姿勢からシリンダ等の油圧アクチュエータの実変位を間接的に検出してもよい。
【００９７】
また、前記各実施の形態では、自走可能な車体に取付けられた作業装置８，８９に適用した場合を例に挙げて説明したが、固定された基台に取付けられ作業装置に適用してもよい。
【００９８】
また、前記各実施の形態では、フィードバック操作信号生成部３９は、微分制御部４０、比例制御部４１および積分制御部４２を備えたＰＩＤ制御装置によって構成したが、例えば微分制御部や積分制御部を省く構成としてもよい。また、フィードバック操作信号生成部は、ＰＩＤ制御に限らず、目標変位と実変位との偏差を減少させる各種のフィードバック制御を行うものでもよい。
【００９９】
さらに、前記各実施の形態では、建設機械として油圧ショベル１とホイールローダ８１を例に挙げて説明したが、自動動作が可能な作業装置を備えた各種の建設機械に広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１  油圧ショベル
８，８９  作業装置
９  ブーム
１０，９０  アーム
１１  バケット
１２  ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
１３，９２  アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
１４，９３  バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
１５，１６，９４，９５  シリンダ変位センサ（姿勢検出手段）
２０，９６  油圧回路
２２  油圧ポンプ
２４  パイロットポンプ
２８，２９  方向制御弁（油圧制御弁）
３０Ａ，３０Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ  比例電磁弁（電磁弁）
３２，５１，６１，７１，９７  コントローラ
３３  目標姿勢設定部（目標姿勢設定手段）
３４，７２  操作信号生成部（操作信号生成手段）
３５，７３  ブーム用操作信号生成部
３６，７４  アーム用操作信号生成部
３７  フィードフォワード操作信号生成部（フィードフォワード操作信号生成手段）
３７Ａ  微分器（目標変位微分演算部）
３８  偏差演算部
３９  フィードバック操作信号生成部（フィードバック操作信号生成手段）
４０  微分制御部
４１  比例制御部
４２  積分制御部
４３  加算器
４４，５２，６２，７５  フィードバックゲイン補正部（フィードバックゲイン補正手段）
４５  加算部
８１  ホイールローダ
９１  ローダバケット
【図１】
2015148928.tif 000003
【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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