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CN110847263B - 具有恒定速度机具致动的作业车辆 - Google Patents

具有恒定速度机具致动的作业车辆 Download PDF

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CN110847263B CN201910772398.3A CN201910772398A CN110847263B CN 110847263 B CN110847263 B CN 110847263B CN 201910772398 A CN201910772398 A CN 201910772398A CN 110847263 B CN110847263 B CN 110847263B
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Abstract

本发明公开一种作业车辆，包括：车架；机具；连杆组件，其将机具安装到车架；连杆致动器，其联接至连杆组件和车架并被配置成相对于车架重新定位连杆组件；传感器，其被配置成产生传感器位置数据，传感器位置数据与连杆组件和连杆致动器中的至少一个相关联且表示连杆位置；操作员接口，其被配置成从操作员接收操作员输入，操作员输入与连杆致动器相关联且表示速度请求；以及电子控制系统，其具有处理和存储器架构，处理和存储器架构可操作地联接到传感器、操作员接口和连杆致动器上。电子控制系统被配置成基于速度请求和连杆位置产生用于连杆致动器的致动器命令，在执行致动器命令时，不管连杆位置如何，都针对操作员输入，产生恒定的机具速度。

Description

具有恒定速度机具致动的作业车辆
技术领域
本公开涉及作业车辆以及改进作业车辆的操作，尤其是关于机具致动的一致性。
背景技术
诸如农业行业、建筑行业和林业行业中的作业车辆执行各种操作。在一些情况下，车辆设置有作业机具或工具以执行期望的功能。在一个示例中，诸如滑移转向机和紧凑型装载机的施工车辆包括联接至车架的连杆组件，该连杆组件用于提升诸如铲斗、叉车或抓钩的作业机具。车辆操作员使用设置在车辆的驾驶室中的控制装置可操作地控制连杆组件。尽管当前车辆具有许多能力，但是设计者仍在继续寻求操作上的改进，尤其是关于机具的致动的改进。
发明内容
本公开提供一种具有恒定速度机具控制器的作业车辆。
在另一方面，本公开提供了一种作业车辆，包括：车架；机具；连杆组件，所述连杆组件将所述机具安装到所述车架；连杆致动器，所述连杆致动器联接至所述连杆组件和所述车架并被配置成相对于所述车架重新定位所述连杆组件；传感器，所述传感器被配置成产生传感器位置数据，所述传感器位置数据与所述连杆组件和所述连杆致动器中的至少一个相关联且表示连杆位置；操作员接口，所述操作员接口被配置成从操作员接收操作员输入，所述操作员输入与所述连杆致动器相关联且表示速度请求；以及电子控制系统，所述电子控制系统具有处理和存储器架构，所述处理和存储器架构可操作地联接到所述传感器、所述操作员接口和所述连杆致动器上。电子控制系统被配置成基于所述速度请求和所述连杆位置产生用于连杆致动器的致动器命令，在执行所述致动器命令时，不管连杆位置如何，都针对所述操作员输入，产生恒定的机具速度。
在另一方面，本公开提供一种用于控制作业车辆上的连杆致动器的方法，该连杆致动器用于操纵通过连杆组件联接到作业车辆的车架的机具。该方法包括：在操作员接口处接收操作员输入，以将接收的操作员输入作为操作员输入数据；基于操作员输入数据确定速度请求；利用与所述连杆组件和所述连杆致动器中的至少一个相关联的传感器来收集传感器位置数据；基于所述传感器位置数据确定所述连杆组件和所述连杆致动器中的所述至少一个的连杆位置；基于所述速度请求和所述连杆位置产生用于所述连杆致动器的致动器命令，在执行所述致动器命令时，不管连杆位置如何，都针对所述操作员输入，产生恒定的机具速度；以及在所述连杆致动器处执行所述致动器命令以重新定位所述机具。
在另一方面，本公开提供了一种作业车辆中的控制系统，该控制系统用于控制连杆致动器，该连杆致动器用于操纵通过连杆组件联接到作业车辆的车架上的机具。该控制系统包括一个或多个具有处理和存储器架构的电子控制器，该一个或多个电子控制器包括操作员输入模块、位置模块和恒定速度模块。所述操作员输入模块被配置成接收与车辆操作员接口处的操作员输入相关联的操作员输入数据，所述操作员输入模块被配置成基于所述操作员输入数据确定速度请求。位置模块被配置成接收与所述连杆组件和所述连杆致动器中的至少一个相关联的传感器位置数据，并且基于所述传感器位置数据确定所述连杆组件和所述连杆致动器中的所述至少一个的连杆位置。所述恒定速度模块被联接以接收来自操作员输入模块的速度请求和来自位置模块的连杆位置，并且被配置成产生用于连杆致动器的致动器命令，在执行所述致动器命令时，不管所述连杆位置如何，都针对所述操作员输入，产生恒定的机具速度。
在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。从说明书、附图和权利要求书中，其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是采用滑移转向机形式的示例性作业车辆的侧视图，其中在该作业车辆中可使用所公开的机具控制器；
图2是在致动机具时图1的作业车辆的另一侧视图；
图3是根据示例性实施例的示出了图1的作业车辆的示例性机具控制器的具有数据流的原理框图；以及
图4是可由图3的机具控制器使用的用于被请求速度的示例性位置指令图；并且
在各个附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
下面描述所公开的系统和方法中的一个或多个示例性实施方式，如以上简要描述的图的附图中所示，该系统和方法用于改进作业车辆操作。本文的各种示例涉及滑移转向机或滑移转向装载机的背景。然而，应该理解，如下所述，所公开的系统和方法可以用于各种作业机械或作业车辆设置中。本领域技术人员可以设想对示例性实施例的各种修改。
通常，所公开的系统和方法(以及实施它们的作业车辆)提供了恒定速度机具控制以执行各种任务，从而使得能够进行更一致和可靠的机具操纵。如将要描述的，操作作业车辆的机具控制器以控制连杆致动器，使得对于特定的操作员输入实现相对恒定的机具速度，而不管致动周期中的连杆位置如何。除非另外说明，在致动周期中的相应连杆位置处，对于特定致动器指令的机具的速度可受到连杆组件的机械增益的影响。如下所述，机具控制器在整个致动周期内可适应连杆组件的机械增益的变化。这种操作提高了效率、安全性和消费者满意度。
图1是作业车辆(或作业机械)100的侧视图。作业车辆100被图示为滑移转向机(或滑移转向装载机)。然而，本公开不旨在限于滑移转向机，而是可包括任何类型的农业机械、建筑机械或林业机械。另外，尽管下面讨论了作业车辆，但实施例也可应用于具有机具的任何类型的作业机械，包括那些固定的作业机械。应当理解，作业车辆100的构造仅作为示例给出。
在所描述的实施例中，作业车辆100包括安装在车架或底盘102上的连杆(或悬臂)组件130，连杆(或悬臂)组件130使得能够操纵机具170以执行各种功能或任务。作业车辆100还包括机械控制系统110，以便于操作车辆100，操作车辆100包括机具170的操纵和/或利用推进系统120的整体运动。如下面在介绍车辆部件之后更详细地描述的，本文讨论的实施例提供了机具控制器300，机具控制器300可至少部分地结合到机械控制系统110中，并使得能够在致动位置的范围内更一致和更平滑地致动连杆组件130和/或机具170。
在该示例中，作业车辆100包括形成在车架102上的驾驶室104以容纳机械操作员。一个或多个操作员(或人-机)接口106可设置在驾驶室104内，以使操作员能够与车辆100、特别是控制系统110交互。操作员接口106可以以多种方式配置。在一些实施例中，操作员接口106可包括一个或多个操纵杆、各种开关或控制杆、一个或多个按钮、控制面板、与显示器一起操作的触摸屏界面或光标控制装置、键盘、音响装置、与语音识别系统相关联的麦克风、或支持操作员向控制系统110、特别是机具控制器300输入信息和/或从控制系统110、特别是机具控制器300输出信息的各种其它人机接口装置。
在操作期间，操作员接口106可接收来自操作员的呈致动请求形式的输入以重新定位机具170。适于操作机具170的操作员接口106的示例可包括一个或多个操纵杆、控制杆、开关或刻度盘。除了改变机具170的位置之外，操作员接口106可被配置成使得致动请求包括对作为速度请求的期望机具速度的选择或指示。特别地，操作员接口106的位移的相对幅度可提供机具速度的期望幅度的表示。例如，如果用于机具170的操作员接口106是操纵杆，则操纵杆稍微远离空挡位置(或原点)的运动可表示操作员希望以相对低的速度重新定位机具170；并且操纵杆运动到操纵杆范围的外部极限可表示操作员希望以相对高的速度重新定位机具170。换句话说，操作员接口106相对于空挡位置的相对位置或运动可表示所产生的机具运动的期望相对速度。然而，可以提供用于表示期望速度的任何机构。
在另外的示例中，操作员接口106可以是呈开关(或类似物)的形式，在选择开关时，产生用于将机具170以预定速度重新定位到预定位置或设定位置的指令。预定位置的示例可以包括返回到最大高度位置或返回到最小高度位置。下面提供关于操作员接口输入和机具速度的其它细节。
在一些示例中，操作员接口106可以是机器外的。例如，操作员接口106可在指挥中心中或在移动装置上实施，该移动装置接受来自操作员的输入并将该输入传输到车辆100。在这样的示例中，车辆100可包括合适的通信部件(未示出)，例如
Figure BDA0002172796780000051
收发器、无线电收发器、蜂窝收发器、LTE收发器和/或Wi-Fi收发器。
作业车辆100还可包括推进系统120(示意性地示出)，例如基于来自控制系统110的信号经由变速器124来供应动力以驱动一个或多个车轮126的发动机122。在一个示例中，发动机122是内燃机，例如柴油发动机。应当注意，内燃机的使用仅仅是一个示例，并且推进装置可以是燃料电池、电动机、气电混合马达等。变速器124将动力从发动机122传递到与车轮126联接的合适的传动系，从而使其能够运动。在该示例中，车轮126定位在车架102的每个拐角处；然而，在进一步的布置中，可以实施其它地面接合机构。例如，诸如在紧凑型履带装载机中，地面接合机构可以是设置在机械的每侧上的驱动履带。
除了图1中描述的那些方面之外，作业车辆100可以包括在作业车辆上的典型的各种其它部件或系统。示例包括润滑和冷却系统；电池系统；废气处理系统；动力转向系统；制动系统等等。
如上所述，机具170通过连杆组件130安装到车辆100上。在该示例中，连杆组件130用于：部分地基于操作员接口106处的操作员输入，根据由控制系统110、特别是机具控制器300提供的信号来提升、降低和枢转机具170。
如图所示，连杆组件130包括上连杆132、下连杆134和悬臂140，上连杆132、下连杆134和悬臂140被构造成利用提升致动器150相对于车架102被协同地操纵。机具170可枢转地安装到连杆组件130的端部，以便由倾斜致动器160致动。在图1中，仅描绘了连杆组件130的一侧。通常，与连杆132、连杆134、悬臂140和致动器150、致动器160相对应的连杆、悬臂和致动器也设置在车辆100的相反侧上。图1的连杆组件130仅是一种类型的连杆组件，并且可提供其它布置、构造和/或部件。
在该示例中，上连杆132的后部在第一枢转点(或销)136处靠近车架的上部和后部可枢转地连接到车架102。上连杆132的前部在第二枢转点138处可枢转地连接到悬臂140。
在该示例中，悬臂140形成叉形，其中，前臂142形成前部，并悬臂140在后部处分成上臂144和下臂146。悬臂140的前臂142基本上围绕第三枢转点148可枢转地连接到机具170。悬臂140的上臂144基本上围绕第二枢转点138可枢转地连接到上连杆132。下臂146基本上围绕第四枢转点149可枢转地连接到下连杆134。下连杆134是直杆，其具有基本上围绕第四枢转点149可枢转地连接到悬臂140的后部，以及基本上围绕第五枢转点135可枢转地连接到车架102的前部。
由于其在被提升和降低时的性能特性，图1中的连杆组件130的构造可被认为是改进的径向提升连杆或垂直提升连杆。其它布置可以被实施。例如，某些滑移转向机可以利用单个刚性构件作为连杆组件，其中该构件的第一端可枢转地连接在车架的后部附近，并且第二端可枢转地连接到机具。
通常，提升致动器150在车架102和悬臂140之间延伸并且操作以在如图1所示的第一(或最小高度)位置、第二(或最大高度)位置以及介于两者之间的中间位置之间提升和降低连杆组件130。另外参照图2，其中，悬臂140已经通过提升致动器150从第一位置重新定位到第二位置。由连杆组件130和提升致动器150实现的相应位置可以被认为是连杆位置，并且从第一位置到第二位置(包括中间位置)的连杆位置的范围可被称为“致动周期”(或“提升路径”)，这将在下面更详细地描述。
在该示例中，每个提升致动器150是具有缸152、杆(或活塞)154、控制接口156(示意性地示出)和至少一个位置传感器158(示意性地示出)的液压缸致动器。缸152具有如下的一端，该一端安装到车架102上并且部分地容纳杆154的一端，而杆154的另一端(或远端)安装到悬臂140上。通过改变杆154的在缸152内的端部的一侧或两侧上的流体压力，杆154在缸152内重新定位。特别地，控制接口156控制液压流体进出缸152的量，以使杆154从缸152中伸出和使杆154缩回缸152。当伸出和缩回杆154时，力被施加到悬臂140上以提升和降低连杆组件130，并因此提升和降低机具170。控制接口156可包括任何合适类型的控制机构，例如机电阀、致动器、伺服马达、螺线管或用于控制或调节与缸152相关联的液压流体的另一电控装置。如下面更详细地描述的，控制接口156基于来自控制系统110、特别是机具控制器300的致动命令来控制提升致动器150的操作。
位置传感器158通常被布置成收集位置数据，该位置数据有助于在致动周期内确定提升致动器150和/或连杆组件130的连杆位置。在该示例中，由于致动器150、连杆组件130和机具170具有固定的相对关系，所以致动器150的位置数据提供连杆组件130和/或机具170的位置的指示。在另外的示例中，位置传感器158可测量连杆组件130的位置。位置传感器158将位置数据提供给机具控制器300，使得可以确定连杆组件130和/或机具170的连杆位置。
位置传感器158可采用任何合适的形式来在致动周期内确定致动器150和/或连杆组件130的位置。例如，传感器158可以是线性传感器，以检测杆154相对于缸152的线性位置，例如通过确定缸152内或缸152外的杆长度。在另一示例中，传感器158和/或连杆组件130可为测量悬臂140的角位置的角度传感器。作为示例，传感器158可结合以下各项中的一个或多个：线性电位计；旋转电位计；磁传感器；超声波位置检测器；磁性位置检测器；图像或光学位置检测器；和/或雷达、激光雷达和/或类似的传感器。传感器158可布置在致动器150上或致动器150内、悬臂140上或附近、或任何合适的位置。
倾斜致动器160(示出了其中一个)以与提升致动器150类似的方式操作以操纵机具170。在提升致动器150经由连杆组件130提升和降低机具170的同时，但是倾斜致动器160操作以使机具170相对于连杆组件130的端部向前和向后倾斜，例如以固定或倾倒负载。在一些实施例中，由倾斜致动器160引起的机具170的倾斜可被认为是致动周期的倾斜部分。
如上所述，倾斜致动器160可以包括缸162、杆(或活塞)164、控制接口166(示意性地示出)和至少一个位置传感器168(示意性地示出)。缸162具有如下的一端，该一端安装到悬臂140的端部并且部分地容纳杆164的一端，而杆164的另一端(或远端)安装到机具170上。控制接口166控制液压流体进出缸162的量，从而使杆164伸出和缩回并使机具170倾斜。控制接口166可包括任何合适类型的控制机构，例如上述那些，并且基于来自控制系统110、特别是来自机具控制器300的信号操作。
位置传感器168通常被布置成收集位置数据，该位置数据便于通过机具控制器300确定倾斜致动器160的位置。位置传感器168可采用任何合适的形式来确定致动器160和/或机具170的位置，包括上面讨论的那些。
因此，致动器150、160被适当地安装到车架102、连杆组件130和/或待驱动的机具170，以便操纵机具170。尽管图1和2中的车辆100被描述为具有两个致动器150、160，并且在另一侧设置另外两个致动器，但是在其它构造中可以设置更多或更少的致动器。
除了图1中表示的与致动器150、160相关联的部件之外，车辆100可以包括一个或多个泵、控制阀和管道(未示出)，以根据来自控制系统110和/或机具控制器300的命令向致动器150、160提供流体，以促进本文描述的操作。另外，尽管在该示例中致动器150、160是液压致动器，但本文所讨论的机具控制器300的操作可相对于能够产生相对运动的任何类型的致动器来实施。
通常，如上所述，控制系统110用于控制作业车辆100的各个方面。控制系统110可以被配置为具有相关联的处理器装置和存储器架构的计算装置，被配置为(一个或多个)硬连线计算电路，被配置为可编程电路，被配置为液压、电或电液控制器或其他。这样，控制系统110可被配置成执行关于作业车辆100(或其它机械)的各种计算和控制功能。在一些实施例中，控制系统110可以被配置成接收输入数据作为各种格式的信号(例如，作为液压信号、电压信号、电流信号等)，并且输出命令作为各种格式的信号(例如，作为液压信号、电压信号、电流信号、机械运动等)。图1中描述了控制系统110的示例位置。然而，可以理解，其它位置也是可能的，其他位置包括作业车辆100上的其它位置，或各种远程位置。
除了以上所讨论的传感器158、传感器168之外，还可以提供各种传感器以观察与作业车辆100相关联的状况，并且由此可以认为各种传感器是控制系统110的一部分或以其它方式与控制系统110通信。在一些实施例中，各种传感器(例如，压力传感器、流量传感器或其它传感器)可设置在泵和控制阀附近，或设置在作业车辆100上的其它位置，以观察液压回路内的压力。另外的示例包括测量各种参数的传感器，该各种参数诸如为机具速度、车辆速度、润滑剂或流体温度、发动机温度等。
在操作期间，控制系统110向作业车辆100的各种部件输出一个或多个控制信号或控制指令以执行功能。如下面更详细地描述的，机具控制器300接收一种或多种类型的输入数据并向致动器150、160提供适当的命令以操纵机具170。例如，机具控制器300可基于从传感器158、168接收的传感器数据和从操作员接口106接收的输入数据以及其它考虑因素产生用于控制接口156、166和相关联的部件的合适的命令，以重新定位连杆组件130和机具170。
如现在将描述的，机具控制器300操作以控制致动器150、160，使得实现相对恒定的速度，而不管致动周期中的连杆位置如何。除非另外说明，对于特定致动器指令的机具的速度在致动周期中的相应连杆位置处可受到连杆组件的机械增益的影响。如下所述，机具控制器300适应连杆组件130在整个致动周期中的机械增益的变化。通常，机械增益被认为是通过使用机械系统而实现的力放大。在连杆组件130的情况下，致动周期期间机械增益的变化可能是机具170的质心和相对于提升致动器150的假想系统支点位置(例如，枢转点的组合)之间的变化距离的结果。实际上，在此上下文中的机械增益可以被认为代表了缸速度与机具速度的比率的大小。如下所述，机具控制器300可提供致动器命令以实现如下的缸速度，该缸速度基于在致动周期中的特定连杆位置的机械增益而保持恒定的机具速度。
通常，机具控制器300和机具170的以恒定速度的操作在下面参考提升致动器150进行讨论，尽管可产生类似的用于致动器160的命令以及用于与连杆组件130相关联的任何其它致动器的命令。在一些示例中，可以考虑关于与致动器160协作的致动器150的控制操作，例如，以便通过多个致动器150、160实现机具170的复合运动。另外，尽管以下关于单个致动器150进行讨论，但在另一侧上向提升致动器提供相应的命令，以便提升致动器可协作以重新定位机具170。
另外参考图3，图3是示出了用于作业车辆100的机具控制器300的实施例的具有数据流的原理框图。可以将机具控制器300组织为一个或多个功能单元或模块310、320和330(例如，软件、硬件或其组合)。作为示例，模块310、320、330中的每一个可以用诸如处理器302和存储器304的处理架构来实施。例如，控制器300可以基于存储在存储器304中的程序或指令利用处理器302实施模块310、320、330。如同可以理解的，图3中所示的模块310、320、330可以具有不同的组织，并且可以被组合和/或进一步划分以类似地控制以上所讨论的作业车辆100的各种部件。
在一个实施例中，机具控制器300包括操作员输入模块310、位置输入模块320和恒定速度模块330。如下所述，模块310、320、330用于基于操作员输入数据、传感器位置数据和任何其它相关数据中的一个或多个生成表示致动器命令的控制信号，该致动器命令用于操作提升致动器150。
操作员输入模块310从操作员接口106接收与期望的或请求的机具致动相关联的操作员输入数据。作为一个示例，操作员输入数据可以呈操纵杆位置或控制杆位置的形式，该操纵杆位置或控制杆位置提供期望的机具速度的指示。这样，操作员输入模块310可接收操作员输入数据并确定期望的机具速度作为速度请求。该确定可以利用将操作员接口106处的输入与速度请求相关联的查找表或映射来实现。如上所述，速度请求中的期望速度或预期速度在操作员预期中可以是相对的或定性的，并且基于多个因素，这些因素包括制造商测试、安全问题、消费者偏好、控制灵敏度、机器限制等。源自于操作员输入模块310的速度请求被提供给恒定速度模块330。
位置输入模块320例如从位置传感器158接收与提升致动器150和/或连杆组件130相关联的传感器位置数据。位置输入模块320接收传感器位置数据并确定在致动周期内的连杆位置。例如，连杆位置可以是最小高度位置、最大高度位置或其间的多个位置中的一个。作为一个示例，该确定可以利用将致动器150的位置与连杆位置相关联的查找表或映射来实现，并且可以基于传感器158、致动器150和/或连杆组件130的构造之间的特定关系。源自于位置输入模块320的连杆位置被提供给恒定速度模块330。
恒定速度模块330接收速度请求和连杆位置，并且作为响应，通过考虑连杆位置的机械增益，产生提供大致恒定的机具速度的致动器命令，而不管在致动周期内的相应连杆位置如何。如上所述，连杆组件130的机械增益可基于连杆位置而变化，从而影响致动器150和机具170之间的力和速度关系。具体地，对于一个连杆位置而言，致动器150以特定速度移动机具所需的力可基于不同的机械增益而不同于另一个连杆位置。这样，恒定速度模块330基于导致恒定速度的连杆位置产生致动器命令。随着时间的推移，当连杆位置改变时，机具控制器300(特别是恒定速度模块330)产生新的致动器命令，以在致动周期期间随着连杆位置改变而保持速度。
在一个实施例中，致动器命令可以呈用于致动器控制接口156的命令阀位置(例如，导致特定阀位置的信号)的形式，使得致动器150产生适当的力以用请求速度重新定位连杆组件130。可以产生用于协作和相关联部件(例如泵、其它阀等)的其它命令格式和/或命令。
恒定速度模块330可以以任何适当的方式生成致动器命令。在一个示例中，恒定速度模块330包括一个或多个映射(或查找表)400，该一个或多个映射(或查找表)400基于机械增益和其它考虑来限定速度请求、提升位置和致动器命令之间的关系。
简要参考图4，图4是可由恒定速度模块330使用的示例映射400。如图所示，映射400描绘了用于特定的请求速度的致动器命令曲线410，在实施时，该致动器命令在机具170处产生恒定速度。其它请求速度可以具有相应的曲线和/或映射。在该示例中，映射400是位置-命令映射，其中致动器命令曲线410表示在水平轴402上的连杆位置和在垂直轴404上的所生成的致动器命令信号之间的关系。连杆位置和所生成的命令信号的特定单位可以变化。在该示例中，连杆组件130的最小高度位置表示在水平轴402的左侧端上，并且最大高度位置表示在水平轴402的右侧端上。此外，在该示例中，致动器命令曲线410在垂直轴404上的值的相对幅度表示致动器命令的相对幅度，例如阀位置或将阀移动到指定位置所需的电流或电压信号的幅度。
如上所述，致动器命令曲线410指示机械增益的变化，该机械增益的变化在所生成的致动器命令中被考虑和被适应以维持恒定速度。在图4所示的示例中，致动器命令曲线410表示，从相对低的连杆位置，由致动器命令信号表示的阀位置随着连杆位置的增加而增加(例如，移动到特定侧)，并且然后在随着连杆位置继续增加而减小(例如，移动回到另一侧)之前，在中间连杆位置附近变平(例如，保持位置)。如上所述，致动器命令曲线410是针对来源于操作员接口106处的操作员输入的请求速度而提供的。如果操作员输入被修改了，则恒定速度模块330可以选择与修改后的请求速度相对应的另一映射。
可以以任何适当的方式生成用于各种请求速度的致动器命令曲线410和相关联的曲线。在一个示例中，致动命令曲线是通常在作业机械的设计或组装期间基于连杆组件的机械分析而生成的。在其它示例中，致动命令曲线可以基于经验或测试数据。在一些示例中，致动器命令曲线410可以省略，并且致动器命令可以基于数据文件、查找表或方程(例如，线性方程、二次方程或曲线方程)来生成。
在一些情况下，不同类型的致动器和连杆装置可用于操纵机具。在这些情况下，恒定速度模块330可以利用复合或多维映射或查找表，在复合或多维映射或查找表中，连杆位置的组合导致提供恒定的机具速度的致动器命令的组合。
返回图3，在一些实施例中，机具控制器300可从各种传感器、其它控制模块和/或其它系统接收与作业车辆100相关联的其它类型的相关信息。示例包括发动机速度、流体温度等。机具控制器300可在生成致动器命令时考虑该信息，例如作为映射400中的修改量或另一变量。
因此，恒定速度模块330产生用于特定的连杆位置和速度请求的致动器命令。机具控制器300将致动器命令发送到提升致动器150以用于实施。
通常，机具控制器300以迭代或连续的方式操作。在产生致动器命令时，机具控制器300再次接收和考虑操作员输入数据和位置数据，并产生新的致动器命令。实际上，机具控制器300利用开环控制逻辑而不是闭环控制逻辑。具体地，尽管机具控制器300可响应于新的输入而修改致动器命令，但是机具控制器300通常不使用速度或位置反馈以便迭代地实现目标速度。相反，机具控制器300产生致动器命令，该致动器命令导致与请求速度相对应的恒定的机具速度，而不管致动周期期间机械增益的变化。
本文中讨论的实施例也可以实施为用于控制以上所讨论的作业车辆上的连杆致动器的方法。例如，该方法可包括：在操作员接口处接收操作员输入作为操作员输入数据；基于操作员输入数据确定速度请求；收集与连杆组件或连杆致动器中的至少一个相关联的传感器位置数据；基于传感器位置数据确定连杆组件或连杆致动器中的至少一个的连杆位置；基于速度请求和连杆位置产生用于连杆致动器的致动器命令，并且在执行该致动器命令时，导致用于操作员输入的恒定的机具速度，而不管连杆位置如何；以及在连杆致动器处执行致动器命令以重新定位机具。
尽管以上所讨论的实施例是关于滑移转向机的，但是其它类型的车辆和机械可以使用类似的其中期望恒定的机具速度的控制系统和机具控制器。示例性的车辆包括铰接式翻斗车、反铲装载机、运输机、平地机、拖拉机、联合收割机、木材堆垛机、架桥机、伐木归堆机等。
因此，实施例提供了用于操作员输入的恒定速度机具控制，而不管连杆位置如何。这导致更一致的操作和改进的客户满意度。
还提供了以下示例，将以下示例进行编号是为了更容易参考。
1.一种作业车辆，包括：车架；机具；连杆组件，所述连杆组件将所述机具安装到所述车架；连杆致动器，所述连杆致动器联接至所述连杆组件和所述车架并被配置成相对于所述车架重新定位所述连杆组件；传感器，所述传感器被配置成产生传感器位置数据，所述传感器位置数据与所述连杆组件和所述连杆致动器中的至少一个相关联且表示连杆位置；操作员接口，所述操作员接口被配置成从操作员接收操作员输入，所述操作员输入与所述连杆致动器相关联且表示速度请求；以及电子控制系统，所述电子控制系统具有处理和存储器架构，所述处理和存储器架构可操作地联接到所述传感器、所述操作员接口和所述连杆致动器上。电子控制系统被配置成基于所述速度请求和所述连杆位置产生用于连杆致动器的致动器命令，在执行所述致动器命令时，不管连杆位置如何，都针对所述操作员输入，产生恒定的机具速度。
2.如示例1所述的作业车辆，其中，控制系统包括机具控制器，该机具控制器包括：操作员输入模块，所述操作员输入模块被配置成基于所述操作员输入从所述操作员接口接收操作员输入数据，并基于所述操作员输入数据确定所述速度请求；位置模块，所述位置模块被配置成接收传感器位置数据并基于所述传感器位置数据确定所述连杆位置；以及恒定速度模块，所述恒定速度模块被联接以接收来自所述操作员输入模块的速度请求和来自所述位置模块的连杆位置，并产生用于所述连杆致动器的致动器命令。
3.如示例2所述的作业车辆，其中，在执行所述致动器命令时，操作员输入模块被配置成接收更新的操作员输入数据以确定更新的速度请求，所述位置模块被配置成接收更新的传感器位置数据并确定更新的连杆位置；并且所述恒定速度模块被配置成接收所述更新的速度请求和所述更新的连杆位置，并且根据开环逻辑生成更新的致动器命令。
4.如示例1所述的作业车辆，其中，所述传感器被布置成测量所述连杆致动器的位置，以将测量的连杆致动器的位置作为所述传感器位置数据。
5.如示例1所述的作业车辆，其中，所述连杆致动器是具有部分地布置在缸内的杆的液压致动器，并且其中，所述传感器是线性传感器，所述线性传感器被配置成产生作为表示所述杆相对于所述缸的位置的传感器位置数据。
6.如示例1所述的作业车辆，其中，所述传感器被布置成测量所述连杆组件的位置，以将测量的连杆组件的位置作为所述传感器位置数据。
7.如示例1所述的作业车辆，其中，所述恒定速度模块被配置成通过实施一个或多个映射或查找表来产生所述致动器命令，所述一个或多个映射或查找表表示用于多个速度请求中的相应一个的多个连杆位置和多个致动器命令之间的关系。
8.如示例7所述的作业车辆中，其中，在所述一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内连杆组件的机械增益。
9.如示例7所述的作业车辆中，其中，在所述一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内连杆致动器的缸速度与机具速度的比率。
10.提供一种用于控制作业车辆上的连杆致动器的方法，该连杆致动器用于操纵通过连杆组件联接到作业车辆的车架的机具。该方法包括：在操作员接口处接收操作员输入，以将接收的操作员输入作为操作员输入数据；基于操作员输入数据确定速度请求；利用与所述连杆组件和所述连杆致动器中的至少一个相关联的传感器来收集传感器位置数据；基于所述传感器位置数据确定所述连杆组件和所述连杆致动器中的所述至少一个的连杆位置；基于所述速度请求和所述连杆位置产生用于所述连杆致动器的致动器命令，在执行所述致动器命令时，不管连杆位置如何，都针对所述操作员输入，产生恒定的机具速度；以及在所述连杆致动器处执行所述致动器命令以重新定位所述机具。
11.如示例10所述的方法，其中，在执行所述致动器命令时，所述方法还包括：收集更新的传感器位置数据；确定更新的连杆位置；根据开环逻辑基于所述更新的连杆位置生成更新的致动器命令；以及执行所述更新的致动器命令。
12.如示例10所述的方法，其中，所述连杆致动器是具有部分地布置在缸内的杆的液压致动器，并且所述传感器是与所述连杆致动器相关联的线性传感器，并且其中，收集传感器位置数据包括收集表示所述杆相对于所述缸的位置的传感器位置数据。
13.如示例10所述的方法，其中，产生所述致动器命令包括实施一个或多个映射或查找表，所述一个或多个映射或查找表表示用于多个速度请求中的相应一个的多个连杆位置和多个致动器命令之间的关系。
14.如示例13所述的方法，其中，在所述一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内的连杆组件的机械增益。
15.如示例13所述的方法，其中，在所述一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内的连杆致动器的缸速度与机具速度的比率。
如本文所使用的，除非另外限制或修改，具有由连接术语(例如，“和”)分隔并且前面也有短语“一个或多个”或“至少一个”的元素的列表表示可能包括列表的各个元素或其任何组合的配置或布置。例如，“A、B和C中的至少一个”或“A、B和C中的一个或多个”表示仅A、仅B、仅C或A、B和C中的两个或多个的任何组合(例如，A和B；B和C；A和C；或A、B和C)的可能性。
如本文所使用的，术语模块是指任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑电路和/或处理器装置，单独地或以任何组合，包括但不限于：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其它合适的部件。
可以在此在功能和/或逻辑块部件和各种处理步骤方面描述本公开的实施例。应当理解，这样的块部件可以由被配置成执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本公开的实施例可以采用可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行各种功能的各种集成电路部件，例如存储元件、数字信号处理元件、逻辑电路元件、查找表等。另外，本领域技术人员将理解，本公开的实施例可以结合任何数量的系统来实践，并且本文中描述的装载机仅仅是本公开的一个示例性实施例。
为了简洁起见，本文中可能不详细描述与系统(以及系统的各个操作部件)的信号处理、数据传输、信令、控制和其它功能方面有关的传统技术。此外，本文包含的各图中所示的连接线旨在表示各元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应当注意，在本公开的实施例中可以存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。
如本领域的技术人员将理解的那样，本公开的主题的某些方面可以被描述为方法、系统(例如，包含在作业车辆中的作业车辆控制系统)或计算机程序产品。因此，特定实施例可以整体地被实施为硬件，软件(包括固件、常驻软件、微型代码等)，或者实施为软件和硬件方面的组合。此外，特定实施例可以采用计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可用存储介质具有嵌入在介质中的计算机可用程序代码。
可以使用任何适当的计算机可用或计算机可读介质。计算机可用介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可用或计算机可读存储介质(包括与计算装置或客户端电子设备相关的存储装置)可以是例如，但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或装置，或者前述系统、设备或装置的任意适当组合。计算机可读介质的更具体示例(非穷举性列表)可以包括：具有一个或多个金属线的电气连接件、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问内存(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光线、便携式只读光盘存储器(CD-ROM)、光存储装置。在该文件的内容中，计算机可用或计算机可读存储介质可以是任何有形介质，该介质能够包括或存储由指令执行系统、设备或装置所使用的或与指令执行系统、设备或装置相关的程序。
计算机可读信号介质可以包括具有嵌入在其中的计算机可读程序代码的传播数据信号，该程序代码例如在基带中或者作为载波的一部分。此种传播信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁、光学或它们的任何适当组合。计算机可读信号介质可以是非易失型的，并且可以是任何计算机可读介质，该计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且能够传递、传播或运输由指令执行系统、设备或装置所使用的或与指令执行系统、设备或装置相关的程序。
本文参考根据本发明的实施例的流程图和/或方法方块图、设备(系统)和计算机程序产品描述了某些实施例的多个方面。应当理解，通过计算机程序指令可以执行任何流程图和/或方块图的各个方块、以及流程图和/或方块图的多个方块的组合。这些计算机程序指令可以被提供到通用目的计算机的处理器、专用目的计算机的处理器，或者其他可编程数据处理设备的处理器，以获得一种机器，使得经由计算机或其他的可编程数据处理设备的处理执行的指令创建用于执行流程图和/或方块图的方块或多个方块中规定的功能/行为的装置。
这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指导计算机或其他的可编程数据处理设备以特定的方式起作用，从而存储在计算机可读存储器中的指令生成制造章程，该章程包括执行在流程图和/或方块图的方块或多个方块中特指的功能/行为。
计算机程序指令也可以被加载到计算机或其他的可编程数据处理设备从而在计算机或其他可编程设备上形成一系列待执行的操作步骤，以生成计算机执行处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于执行在流程图和/或方块图的方块或多个方块中特指的功能/行为的步骤。
附图中的流程图和方块图示出了根据本公开的各种实施例的算法、功能、系统、方法和计算机程序产品的可能实施例的操作。在此方面，流程图或方块图中的各个方块可以表示一个代码的一个模块、一个区段或一部分，该代码包括用于执行特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。此外，在一些替代实施例中，多个方块中所提及的功能(或者在本文中以其他方式描述的功能)可以以附图中所提及的顺序之外的顺序发生。例如，连续示出的两个方块(或者连续描述的两个方框)事实上可以基本上被同时执行，或者根据所涉及的功能多个方块(或操作)有时可以以相反的顺序执行。也应当注意方块图和/或流程图的各个方块、方块图和/或流程图中的多个方块的组合，能够被专用目的基于硬件的系统所执行，该基于硬件的系统执行特定功能或行为，或者执行特定目的硬件和计算机指令的组合。
用在本文中的术语只是为了描述特定实施例，并不试图限定本公开。如在本文中所使用的，单数形式“一个”和“这个”也试图包括复数形式，除非上下文明确规定。此外还应当理解：说明书中使用术语“包括”表示出现所列出的特征部、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除出现或添加其他特征部、整体、步骤、操作、元件、部件中的一个或多个，和/或它们的组合。
本公开的说明书已经为了说明和描述的目的被示出，但是不试图是穷举的或者将本公开限制在公开的内容中。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，很多修改和改变是显而易见的。本文明确参考的实施例被选择和说明，是为了最好地解释本公开的原理和它们的实际应用，并且使得本领域的其他普通技术人员能够理解本公开，并且认识到所描述的示例的各种替代实施例、修改和改变。因此，除了那么已经明确说明的实施例和实施方式之外的各种实施例和实施方式位于以下的权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种作业车辆，包括：
车架；
机具；
连杆组件，所述连杆组件将所述机具安装到所述车架；
连杆致动器，所述连杆致动器联接至所述连杆组件和所述车架并被配置成相对于所述车架重新定位所述连杆组件；
传感器，所述传感器被配置成产生传感器位置数据，所述传感器位置数据与所述连杆组件和所述连杆致动器中的至少一个相关联且表示连杆位置；
操作员接口，所述操作员接口被配置成从操作员接收操作员输入，所述操作员输入与所述连杆致动器相关联且表示所述机具的速度请求；以及
电子控制系统，所述电子控制系统具有处理和存储器架构，所述处理和存储器架构可操作地联接到所述传感器、所述操作员接口和所述连杆致动器上，并被配置成基于所述机具的所述速度请求和所述连杆组件在所述连杆位置处的机械增益产生用于连杆致动器的致动器命令，在执行所述致动器命令时，不管连杆位置如何，都针对所述操作员输入，产生恒定的机具速度。
2.如权利要求1所述的作业车辆，其中，所述控制系统包括机具控制器，所述机具控制器包括：
操作员输入模块，所述操作员输入模块被配置成基于所述操作员输入从所述操作员接口接收操作员输入数据，并基于所述操作员输入数据确定所述速度请求；
位置模块，所述位置模块被配置成接收传感器位置数据并基于所述传感器位置数据确定所述连杆位置；以及
恒定速度模块，所述恒定速度模块被联接以接收来自所述操作员输入模块的速度请求和来自所述位置模块的连杆位置，并产生用于所述连杆致动器的致动器命令。
3.如权利要求2所述的作业车辆，其中，在执行所述致动器命令时，操作员输入模块被配置成接收更新的操作员输入数据以确定更新的速度请求，所述位置模块被配置成接收更新的传感器位置数据并确定更新的连杆位置；并且
所述恒定速度模块被配置成接收所述更新的速度请求和所述更新的连杆位置，并且根据开环逻辑生成更新的致动器命令。
4.如权利要求1所述的作业车辆，其中，所述传感器被布置成测量所述连杆致动器的位置,以将测量的连杆致动器的位置作为所述传感器位置数据。
5.如权利要求1所述的作业车辆，其中，所述连杆致动器是具有部分地布置在缸内的杆的液压致动器，并且其中，所述传感器是线性传感器，所述线性传感器被配置成产生作为表示所述杆相对于所述缸的位置的传感器位置数据。
6.如权利要求1所述的作业车辆，其中，所述传感器被布置成测量所述连杆组件的位置,以将测量的连杆组件的位置作为所述传感器位置数据。
7.如权利要求2所述的作业车辆，其中，所述恒定速度模块被配置成通过实施一个或多个映射或查找表来产生所述致动器命令，所述一个或多个映射或查找表表示用于多个速度请求中的相应一个的多个连杆位置和多个致动器命令之间的关系。
8.如权利要求7所述的作业车辆，其中，在所述一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内连杆组件的机械增益。
9.如权利要求7所述的作业车辆，其中，在所述一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内连杆致动器的缸速度与机具速度的比率。
10.一种控制作业车辆上的连杆致动器的方法，所述连杆致动器用于操纵通过连杆组件联接到作业车辆的车架的机具，所述方法包括：
在操作员接口处接收操作员输入，以将接收的操作员输入作为操作员输入数据；
基于操作员输入数据确定所述机具的速度请求；
利用与所述连杆组件和所述连杆致动器中的至少一个相关联的传感器来收集传感器位置数据；
基于所述传感器位置数据确定所述连杆组件和所述连杆致动器中的所述至少一个的连杆位置；
基于所述机具的所述速度请求和所述连杆组件在所述连杆位置处的机械增益产生用于所述连杆致动器的致动器命令，在执行所述致动器命令时，不管连杆位置如何，都针对所述操作员输入，产生恒定的机具速度；以及
在所述连杆致动器处执行所述致动器命令以重新定位所述机具。
11.如权利要求10所述的方法，其中，在执行所述致动器命令时，所述方法还包括：收集更新的传感器位置数据；确定更新的连杆位置；根据开环逻辑基于所述更新的连杆位置生成更新的致动器命令；以及执行所述更新的致动器命令。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述连杆致动器是具有部分地布置在缸内的杆的液压致动器，并且所述传感器是与所述连杆致动器相关联的线性传感器，并且
其中，收集传感器位置数据包括收集表示所述杆相对于所述缸的位置的传感器位置数据。
13.如权利要求10所述的方法，其中，产生所述致动器命令包括实施一个或多个映射或查找表，所述一个或多个映射或查找表表示用于多个速度请求中的相应一个的多个连杆位置和多个致动器命令之间的关系。
14.如权利要求13所述的方法，其中，在所述一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内的连杆组件的机械增益。
15.如权利要求13所述的方法，其中,在所述一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内的连杆致动器的缸速度与机具速度的比率。
16.一种在作业车辆中的控制系统，所述控制系统用于控制连杆致动器，所述连杆致动器用于操纵通过连杆组件联接到作业车辆的车架上的机具，所述控制系统包括：
一个或多个具有处理和存储器架构的电子控制器，该一个或多个电子控制器包括：
操作员输入模块，所述操作员输入模块被配置成接收与车辆操作员接口处的操作员输入相关联的操作员输入数据，所述操作员输入模块被配置成基于所述操作员输入数据确定所述机具的速度请求；
位置模块，所述位置模块被配置成接收与所述连杆组件和所述连杆致动器中的至少一个相关联的传感器位置数据，并且基于所述传感器位置数据确定所述连杆组件和所述连杆致动器中的所述至少一个的连杆位置；以及
恒定速度模块，所述恒定速度模块被联接以接收来自操作员输入模块的所述机具的速度请求、来自位置模块的连杆位置以及所述连杆组件在所述连杆位置处的机械增益，并且被配置成产生用于连杆致动器的致动器命令，在执行所述致动器命令时，不管所述连杆位置如何，都针对所述操作员输入，产生恒定的机具速度。
17.如权利要求16所述的控制系统，其中，所述恒定速度模块被构造成通过实施一个或多个映射或查找表来产生所述致动器命令，所述一个或多个映射或查找表表示用于多个所述速度请求中的相应的一个的多个所述连杆位置和多个所述致动器命令之间的关系。
18.如权利要求17所述的控制系统，其中，在所述一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内的所述连杆组件的机械增益。
19.如权利要求17所述的控制系统，其中，在一个或多个映射或查找表中表示的关系基于在多个连杆位置的致动周期内的连杆致动器的缸速度与机具速度的比率。
20.如权利要求16所述的控制系统，其中，在执行所述致动器命令时，所述操作员输入模块被配置成接收更新的操作员输入数据以确定更新的速度请求，所述位置模块被配置成接收更新的传感器位置数据并确定更新的连杆位置；并且所述恒定速度模块被配置成接收所述更新的速度请求和所述更新的连杆位置，并且根据开环逻辑生成更新的致动器命令。
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