具有改进的双向自调平功能的作业车辆及相关系统和方法技术方案

本公开涉及具有改进的双向自调平功能的作业车辆及相关系统和方法。一种用于自动调整作业车辆的提升组件的机具的位置的方法，包括确定用于提升组件的倾斜转变动臂角度，至少部分地基于倾斜转变动臂角度确定与控制机具的移动相关联的闭环控制信号，至少部分地基于闭环控制信号生成阀命令信号，并且至少部分地基于阀命令信号控制与机具相关联的至少一个阀的操作以在提升组件的动臂被移动跨过动臂行进范围时将机具维持在目标机具角度。进范围时将机具维持在目标机具角度。进范围时将机具维持在目标机具角度。

【技术实现步骤摘要】
具有改进的双向自调平功能的作业车辆及相关系统和方法


[0001]本主题一般而言涉及作业车辆，并且更具体地，涉及用于使用闭环控制自动调整作业车辆的机具的朝向或角位置以便当移动车辆的动臂或装载机臂时提供双向自调平功能的系统和方法。

技术介绍

[0002]具有提升组件的作业车辆(诸如滑移装载机、伸缩式叉装机、轮式装载机、反铲装载机、叉车、紧凑型履带装载机等)是建筑作业和工业的支柱。例如，滑移装载机通常包括提升组件，该组件具有一对装载机臂，装载机臂可枢转地耦合到车辆的底盘，该底盘可以根据操作者的命令提升和降低。此外，提升组件包括附接到装载机臂的端部的机具，从而允许机具在装载机臂提升和降低时相对于地面移动。例如，铲斗常常耦合到装载机臂，这允许滑移装载机用于在工地周围运送供应品或颗粒物质，诸如砾石、沙子或泥土。
[0003]当使用作业车辆执行材料移动操作或任何其它合适的操作时，常常期望在装载机臂正在上升和/或下降时将车辆的铲斗或其它机具维持在相对于车辆的驾驶表面(或相对于任何其它合适的参考点或位置)的恒定角位置。为了实现这种控制，常规的作业车辆通常依靠操作者在装载机臂移动时手动调整机具的位置。遗憾的是，这项任务对操作者来说常常是相当具有挑战性的，并且可能会导致材料不经意地从机具中倾倒。为了解决这个问题，已经公开了试图提供一种用于在车辆装载机臂移动时自动维持恒定的工具角度位置的控制算法的控制系统。但是，这种先前公开的自动控制系统仍然存在许多缺点，包括系统响应性差和机具位置控制不精确。特别地，先前公开的控制系统无法在装载机臂移动时适当地适应提升组件的操作动态的非线性，因而提供不太理想的结果。对于在倾斜油缸和机具之间包括用于调整机具位置的Z型连杆的作业车辆尤其如此。
[0004]因而，用于自动调整作业车辆的机具的位置以便将机具维持在相对于给定参考点的期望角朝向的改进的系统和方法将在本技术中受到欢迎。

技术实现思路

[0005]本技术的各方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中清楚，或者可以通过实践本技术而获知。
[0006]在一个方面，本主题针对一种用于自动调整作业车辆的提升组件的机具的位置的方法，该提升组件包括耦合到机具的动臂。该方法包括用计算系统确定提升组件的倾斜转变动臂角度，该倾斜转变动臂角度与动臂的动臂行进范围内的以下位置对应，在该位置处必须反转机具的移动方向以在动臂被移动跨过该位置时将机具维持在目标机具角度。该方法还包括用计算系统至少部分地基于倾斜转变动臂角度来确定与控制机具的移动相关联的闭环控制信号，用计算系统至少部分地基于闭环控制信号生成阀命令信号，并用计算系统至少部分地基于阀命令信号来控制与机具相关联的至少一个阀的操作以在动臂被移动跨过动臂行进范围时将机具维持在目标机具角度。
[0007]在另一方面，本主题针对一种用于控制作业车辆的操作的系统。该系统包括提升组件，该提升组件包括动臂和耦合到动臂的机具。该系统还包括与对应的倾斜缸流体连通的至少一个倾斜阀，其中(一个或多个)倾斜阀被配置为控制液压流体向倾斜缸的供应以调整机具相对于动臂的位置。此外，该系统包括通信地耦合到(一个或多个)倾斜阀的计算系统。计算系统被配置为接收指示目标机具角度的输入，其中当动臂被移动跨过动臂的动臂行进范围时，机具将被维持在该角度，并至少部分地基于目标机具角度来确定提升组件的倾斜转变动臂角度。倾斜转变动臂角度与动臂行进范围内的以下位置对应，在该位置处倾斜缸必须在被冲程和减冲程之间转变，以便当动臂被移动跨过该位置时将机具维持在目标机具角度。计算系统还被配置为至少部分地基于倾斜转变动臂角度来确定与控制机具的移动相关联的闭环控制信号，至少部分地基于闭环控制信号来生成阀命令信号，并且至少部分地基于阀命令信号来控制(一个或多个)倾斜阀的操作以在动臂被移动跨过动臂行进范围时将机具维持在目标机具角度。
[0008]参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本技术的这些和其它特征、方面和优点。并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图图示了该技术的实施例，并且与说明书一起用于解释该技术的原理。
附图说明
[0009]在本说明书中参考附图阐述了针对本领域普通技术人员的本技术的完整而可行的公开内容，包括本专利技术的最佳模式，其中：
[0010]图1图示了根据本主题的各方面的作业车辆的一个实施例的侧视图；
[0011]图2图示了根据本主题的各方面的用于控制作业车辆的各种部件的操作的合适的控制系统的一个实施例的示意图，特别图示了被配置用于控制作业车辆的各种液压部件(诸如作业车辆的液压缸)的控制系统；
[0012]图3图示了根据本主题的各方面的示例数据集的图形视图，该数据集提供倾斜缸控制曲线，用于在车辆的动臂在其行进范围的底端和其行进范围的顶端之间移动时将作业车辆的机具维持在给定的目标机具角度；
[0013]图4图示了根据本主题的各方面的闭环控制算法的一个实施例的流程图，该算法可以由图2中所示的控制系统使用，以便在车辆的动臂被移动时将作业车辆的机具保持在恒定的角朝向；以及
[0014]图5图示了根据本主题的各方面的阀待机控制方法的示例实施方式的图形视图，其中当给定阀从打开状态转变到闭合状态和/或从闭合状态转变到打开状态时，阀控制命令随时间变化；
[0015]图6图示了根据本主题的各方面的当动臂从其行进范围的底端提升到其行进范围的顶端时用于控制作业车辆的动臂的移动的示例动臂控制曲线，特别是图示了提升阀控制命令以可变速率斜降以在动臂接近其行进范围的顶端时减慢动臂的移动；以及
[0016]图7图示了根据本主题的各方面的用于自动调整作业车辆的提升组件的机具的位置的方法的一个实施例的流程图。
[0017]在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本技术的相同或相似特征或元件。
具体实施方式
[0018]现在将详细参考本专利技术的实施例，在附图中图示了其一个或多个示例。通过解释本专利技术而不是限制本专利技术来提供每个示例。实际上，对于本领域技术人员将清楚的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可以对本专利技术进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，意图是本专利技术覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变化。
[0019]一般而言，本主题针对用于自动调整作业车辆的提升组件的机具的位置以便在提升组件的动臂被提升或降低时将机具维持在相对于给定参考点的固定或恒定角朝向的系统和方法。在几个实施例中，可以使用采用前馈控制的闭环控制算法来实现对机具的位置的这种控制。根据本主题的各方面，闭环控制算法的前馈控制可以被配置为至少部分地基于与提升组件的倾斜转变动臂角度相关联的输入信号来生成用于调整机具的位置的输出信号。如下文将描述的，倾斜转变动臂角度可以与动臂行进范围内的以下位置对应，在该位置处必须反转机具的移动方向以在动臂被移动跨过该位置时将机具维持在目标机具角度。例如，当经由一个或多个倾斜缸调整机具的移动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于自动调整作业车辆的提升组件的机具的位置的方法，该提升组件包括耦合到机具的动臂，该方法包括：用计算系统确定提升组件的倾斜转变动臂角度，该倾斜转变动臂角度与动臂的动臂行进范围内的以下位置对应，在该位置处必须反转机具的移动方向以在动臂被移动跨过该位置时将机具维持在目标机具角度；用计算系统至少部分地基于倾斜转变动臂角度来确定与控制机具的移动相关联的闭环控制信号；用计算系统至少部分地基于闭环控制信号生成阀命令信号；以及用计算系统至少部分地基于阀命令信号来控制与机具相关联的至少一个阀的操作以在动臂被移动跨过动臂行进范围时将机具维持在目标机具角度。2.如权利要求1所述的方法，还包括用计算系统接收指示目标机具角度的输入，其中当动臂被移动跨过动臂行进范围时，机具要被维持在该目标机具角度。3.如权利要求1所述的方法，其中确定提升组件的倾斜转变动臂角度包括至少部分地基于目标机具角度来确定倾斜转变动臂角度。4.如权利要求1所述的方法，还包括用计算系统确定倾斜转变动臂角度与动臂的实际动臂角度之间的动臂位置差；以及其中确定闭环控制信号包括根据动臂位置差来确定闭环控制信号。5.如权利要求4所述的方法，其中实际动臂角度包括动臂的当前动臂角度或动臂的预测的未来动臂角度。6.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个阀包括倾斜阀，该倾斜阀被配置为调节液压流体向耦合到机具的倾斜缸的供应，并且其中倾斜转变动臂角度与动臂的动臂行进范围内的以下位置对应，在该位置处倾斜缸必须在被冲程和减冲程之间转变，以便在动臂被移动跨过该位置时将机具维持在目标机具角度。7.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个阀被配置为在打开状态和闭合状态之间被致动，并且其中阀开启控制命令与阀开启点相关联，其中在阀开启点处所述至少一个阀在打开状态和闭合状态之间转变，该方法还包括：用计算系统识别与阀开启控制命令相关的阀开启缓冲区域，该阀开启缓冲区域跨从最大命令阈值到最小命令阈值的控制命令的范围延伸；当将所述至少一个阀从打开状态转变到闭合状态时，跨阀开启缓冲区域将阀控制命令降低到小于最小命令阈值的降低的控制命令，该降低的控制命令与最小命令阈值相差少于5％；以及将阀控制命令维持在降低的控制命令，直到所述至少一个阀要被转变回打开状态为止。8.如权利要求7所述的方法，其中跨阀开启缓冲区域降低阀控制命令包括将阀控制命令以预定斜坡速率跨阀开启缓冲区域降低到降低的控制命令。9.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个阀包括至少一个倾斜阀，所述至少一个倾斜阀被配置为调节液压流体向耦合到机具的倾斜缸的供应，该倾斜缸被配置为使机具在第一方向和与第一方向相反的第二方向上枢转；以及其中该方法还包括用计算系统应用与所述至少一个倾斜阀相关联的阀锁定控制功能，
使得当动臂朝着倾斜转变动臂角度被移动时防止倾斜缸使机具在第一方向或第二方向之一枢转。10.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个阀包括至少一个倾斜阀，该倾斜阀被配置为调节液压流体向耦合到机具的倾斜缸的供应，该倾斜缸被配置为使机具相对于动臂在第一方向和与第一方向相反的第二方向上枢转；以及其中该方法还包括用计算系统应用与所述至少一个倾斜阀相关联的阀锁定控制功能，使得当动臂被移动跨过相对于倾斜转变动臂角度限定的动臂角度的预定范围时防止倾斜缸使机具在第一方向和第二方向上枢转。11.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个阀包括至少一个倾斜阀，并且其中作业车辆还包括至少一个提升阀，所述至少一个提升阀被配置为调节液压流体向耦合到动臂的提升缸的供应，该提升缸被配置为跨动臂行进范围提升和降低动臂；其中该方法还包括：用计算设备接收与控制提升缸的操作相关联的输入，以将动臂朝着动臂行进范围的顶端提升；以及用计算系统与输入相关联地应用输入/输出控制映射，该输入指定当动臂朝着动臂行进范围的顶端提升时用于控制提升阀的操作的提升阀控制命令以可变速率斜降。12.如权利要求11所述的方法，其中：应用输入/输出控制映射包括应用输入/输出控制映射，使得提升阀控制命令：(1)跨动臂角度的第一范围以第一斜降速率斜降；以及(2)跨动臂角度的第二范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：凯斯纽荷兰工业哈尔滨机械有限公司，
类型：发明
国别省市：