[发明专利]用于机器机具的自适应控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及控制系统和方法，更特别地涉及一种用于控制机器机具的定位的自适应控制系统和方法。

背景技术

传统的推土挖土机或地形改造机器例如履带式牵引机、自动平地机、铲土机和/或反铲装载机具有诸如是推土刮铲或铲斗的机具，在作业地点上使用该机具以改变一部分土地的地形或地表。该机具可以由操作人员控制或由自主造型控制系统控制，以在作业地点上完成工作。例如，操作人员可以移动操作人员输入装置，从而使用一个或多个液压执行机构控制机具的移动或定位。为了实现最终的表面轮廓或最终的造型，操作人员或造型控制系统可以将机具调整到各种位置。

然而，如果操作人员在控制移动，则定位机具是需要专门技能和花费精力的复杂且耗时的工作。传统的机器配置有比例(P)、比例-微分(PD)、比例-积分(PI)和/或比例-积分-微分(PID)控制器，以实现对各种机器机具的位置控制。这种控制器可以被配置成与机器上的全球定位系统(GPS)接收器相结合。美国专利No.6,655,465公开了一种利用GPS的这种传统的机器控制系统。

然而，这种传统的P/PD/PI/PID控制器需要频繁调制控制增量参数，并且不能很好地适应于地表的操作状况或在有效造型控制中使用的其它参数的改变。例如，对于每种新的地表类型，在操作之前，必须针对该特定的地表改变控制器增量参数。这种频繁的调制增加了等待时间(latency)并且需要人工干预，从而增加了操作成本。

发明内容

一方面，提供了一种用于机器机具的自适应控制系统。该自适应控制系统包括机器的机器机具和在操作上联接至机器机具的自适应控制器。该自适应控制器包括处理器，该处理器被配置成从至少一个位置探测系统接收机器机具相对于地表的位置、接收有关于地表的操作状况的数据、将该位置与存储在存储器中的目标位置进行比较、将有关于操作状况的数据与存储在存储器中的地表的参考模型中所储存的数据进行比较、基于该比较并基于地表的操作状况的更新后的参考模型来调整机器机具的位置。

另一方面，提供了一种用于机器机具的自适应控制方法。该自适应控制方法包括在自适应控制器中从至少一个位置探测系统接收机器机具相对于地表的位置。该自适应控制方法包括在自适应控制器中接收有关于地表的操作状况的数据。该自适应控制方法包括在自适应控制器中将该位置与存储在存储器中的目标位置进行比较。该自适应控制方法包括在自适应控制器中将有关于操作状况的数据与存储在存储器中的地表的参考模型中所储存的数据进行比较。该自适应控制方法包括在自适应控制器中基于该比较并基于地表的操作状况的更新后的参考模型来调整机器机具的位置。

再一方面，提供了一种自适应控制器，该自适应控制器包括处理器和联接至处理器的存储器。该存储器包括其上的计算机可执行指令。当处理器执行计算机可执行指令时，将导致处理器从至少一个位置探测系统接收机器机具相对于地表的位置、接收有关于地表的操作状况的数据、将该位置与存储在存储器中的目标位置进行比较、将有关于操作状况的数据与存储在存储器中的地表的参考模型中所储存的数据进行比较、以及基于该比较并基于地表的操作状况的更新后的参考模型来调整机器机具的位置。

附图说明

图1示出了根据本发明的一方面的用于机器机具的自适应控制系统。

图2示出了根据本发明的一方面的图1的自适应控制系统的自适应控制器。

图3示出了根据本发明的一方面的使用图1的自适应控制系统用于自适应控制的方法。

图4示出了根据本发明的一方面的用于图3的方法的自动增量调制。

图5示出了根据本发明的一方面的用于图3的方法的台架试验操作。

图6示出了根据本发明的一方面的用于图3的方法的在机静止调制。

图7示出了根据本发明的一方面的用于图2的自适应控制器的移动试验，其中按照图3的方法使用图2的自适应控制器。

图8示出了根据本发明的一方面的用于图3的方法的控制器验证步骤。

具体实施方式