專利名稱：電梯系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電梯系統(tǒng)，尤其涉及一種帶有抑制振動(dòng)裝置的電梯系統(tǒng)，所述抑制振動(dòng)裝置能提供舒適的運(yùn)行。
在JP-A No.60-254201(JP-BNo.3-30161，日本專利申請(qǐng)第59-110264號(hào))中公開了一種控制系統(tǒng)，它包括一個(gè)用于使一受控制物體依照一操作量指令值而受操縱的操作機(jī)構(gòu)，一個(gè)用于檢測(cè)受控制物體的控制量的檢測(cè)器，和一個(gè)加有來自檢測(cè)器的控制量檢測(cè)值以及控制量指令值的控制操作部件，所述控制操作部件用于輸出操作量指令值，其中以一個(gè)控制量指令值與一控制量檢測(cè)值的偏差信號(hào)作為輸入，且一個(gè)控制量估計(jì)值與控制量之差值被加入一操作量指令值部件以由此提高抗干擾性能，所述偏差是通過一模型對(duì)一個(gè)操作量指令值進(jìn)行運(yùn)算使之成為一檢測(cè)值而得到的。即，提出這樣一種方案，所述控制操作部件在控制放大器的輸出端輸出一作為操作量指令值的差值(B-A)，A值通過一需要的傳遞函數(shù)GX(S)由一控制量檢測(cè)值得到，而B由傳遞函數(shù)｛GX(S)·GLH(S)+1｝得到，所述傳遞函數(shù)通過等于傳遞函數(shù)GX(S)和傳遞函數(shù)GLH(S)乘積的傳遞函數(shù)GX(S)·GLH(S)加1而得到，GLH(S)在控制放大器的輸出端模擬了由操作量指令值至控制量檢測(cè)值的傳遞函數(shù)GL(S)，所述控制放大器加有一控制量檢測(cè)值和一控制量指令值，并由此在不改變指令值響應(yīng)的前提下改進(jìn)干擾響應(yīng)。
根據(jù)JP-ANo.52-43246，61-203081，61-27882，62-211277等，提出這樣一種方案，一個(gè)電梯轎廂的振動(dòng)成分被直接地檢出。且此成分被反饋至一速度控制裝置以由此來抑制轎廂的振動(dòng)。
然而，根據(jù)以上提及的現(xiàn)有技術(shù)，由于振動(dòng)干擾成分已被混入作為模型之輸入信號(hào)的操作指令值，作為通過模型之操作結(jié)果的控制量估計(jì)值包含了對(duì)控制量指令值進(jìn)行估計(jì)所得值的成分及對(duì)干擾成分進(jìn)行估計(jì)所得值的成分。相應(yīng)地，作為由與控制量檢測(cè)值的差值信號(hào)而得的值不能用作一指令值以消除控制量檢測(cè)部件中的干擾。也就是說，即便考慮到控制量估計(jì)值與控制量檢測(cè)值理想化地正巧相互同相，一個(gè)導(dǎo)致產(chǎn)生干擾抑制信號(hào)的成分被表示為(控制量估計(jì)值-控制量檢測(cè)值)，它不同于被用作干擾抑制信號(hào)的值，且進(jìn)行增益修正及相似手段將成為必需。更進(jìn)一步地，如果控制量估計(jì)值與控制量檢測(cè)值沒有正巧同相，除對(duì)應(yīng)于干擾成分的參考信號(hào)以外的信號(hào)成分(相位與大小隨相位差等的不同而變化的成分)被混合入干擾抑制信號(hào)，以致由于產(chǎn)生了其它不良影響和混合而難于有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的抑制。而且，為了調(diào)節(jié)增益、相位等，必須提供兩個(gè)調(diào)節(jié)部件，在其一部件中使控制量估計(jì)值和控制量檢測(cè)值正巧同相，在另一中部件中能調(diào)節(jié)一個(gè)控制量估計(jì)值與控制量檢測(cè)值之差值的增益、相位等。相應(yīng)地，由于這些部件間的關(guān)連作用，所述調(diào)節(jié)非常困難。
另一方面，根據(jù)上面提到的第二種現(xiàn)有技術(shù)，提供了不同的裝置以直接地檢測(cè)一電梯轎廂的振動(dòng)成分從而將此成分作為信號(hào)使用以控制對(duì)振動(dòng)的抑制，但在實(shí)際應(yīng)用中有許多問題，例如，如何確保加速度傳感器本身的可靠性，當(dāng)將電線接到與傳感器相距幾百米之最高層樓面上一機(jī)房中的控制裝置上時(shí)，如何消除疊加于其上的噪音等等。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一可減弱轎廂之不舒適振動(dòng)的電梯系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電梯系統(tǒng)有一加有電梯速度指令的電梯模型，以及將一相應(yīng)于模型輸出的補(bǔ)償信號(hào)提供給速度控制環(huán)路的裝置，從而通過根據(jù)模型之輸出等而決定的振動(dòng)抑制信號(hào)來控制電動(dòng)機(jī)。
所述振動(dòng)抑制信號(hào)通過使用加有一電梯速度指令的電梯模型，以及將所述模型的輸出提供給速度控制環(huán)路的裝置等產(chǎn)生。振動(dòng)抑制信號(hào)被用于速度控制從而減弱不良影響例如由外界混入的噪聲因而無需特殊的高成本即可實(shí)現(xiàn)低垂直振動(dòng)的電梯速度控制。且相位及增益之調(diào)節(jié)部件的數(shù)量可減少到只用1個(gè)。
現(xiàn)參照附圖通過舉例的方法對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中

圖1是示出了采用本發(fā)明的一種電梯的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是解釋了本發(fā)明的工作原理的示意圖。
圖3是顯示了本發(fā)明之效果的模擬結(jié)果圖。
圖4示出了信號(hào)變換器24的一種特殊實(shí)施例。
圖5是解釋本發(fā)明之工作原理的示意圖。
圖6示出了信號(hào)變換器24的一種特殊實(shí)施例。
圖7示出了單個(gè)逆變器24的一種特殊實(shí)施例。
圖8示出了另一種實(shí)施例。
圖9是解釋本發(fā)明之工作原理的示意圖。
圖10示出了另一種實(shí)施例，且圖11示出了再一種實(shí)施例。
以下將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的一種電梯的振動(dòng)抑制控制系統(tǒng)的實(shí)施例，圖1示出了采用本發(fā)明的一種電梯系統(tǒng)的整體構(gòu)思的方框圖。
圖1中，參考標(biāo)號(hào)1代表一速度指令;2是用于檢測(cè)一電梯系統(tǒng)之實(shí)際速度的速度檢測(cè)器，最好是一個(gè)直接連接于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸或者由一牽引滑輪6或一制動(dòng)鼓輪(未示出)摩擦驅(qū)動(dòng)從而檢測(cè)電動(dòng)機(jī)速度的脈沖編碼器，參考標(biāo)號(hào)3代表經(jīng)過對(duì)實(shí)際速度檢測(cè)器的輸出進(jìn)行處理而得到的檢測(cè)實(shí)際速度信號(hào)，4是用來獲得速度指令與檢測(cè)實(shí)際速度信號(hào)間差值的比較器;5是一控制操作部件例如一個(gè)用于構(gòu)成一速度控制系統(tǒng)的比例積分器或類似器件，7是一用于將振動(dòng)抑制指令9與作為控制操作部件5之輸出的轉(zhuǎn)矩指令8相加的加法器;10是一個(gè)電源變換器例如一逆變器，一變換器或類似器件;11是一電動(dòng)機(jī)例如一感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，一直流電動(dòng)機(jī)或類似的用于驅(qū)動(dòng)電梯的裝置，12是一主索;13是轎廂;14是平衡錘;35是一補(bǔ)償索;36是一補(bǔ)償滑輪;15是一個(gè)包括了一慣性系統(tǒng)和一電氣系統(tǒng)的電梯剛體模型系統(tǒng)，所述慣性物系統(tǒng)中包括一轎廂，鋼索等的機(jī)械系統(tǒng)被認(rèn)為是理想的剛體;所述電氣系統(tǒng)包括一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，一控制系統(tǒng)等;16是一比較器模型，用它來得到速度指令1和取自電梯剛體模型系統(tǒng)的估計(jì)電動(dòng)機(jī)速度17之間的差值，所述電梯剛體模型系統(tǒng)包括一個(gè)慣性系統(tǒng)，該慣性系統(tǒng)中的包括一轎廂，鋼索等的機(jī)械系統(tǒng)被認(rèn)為是一理想的剛體;18是模擬控制操作部件5的一控制操作部件模型;19是模擬電源變換器10的電源變換器模型;20是模擬電動(dòng)機(jī)11的電動(dòng)機(jī)模型;21是一慣性系統(tǒng)模型，其中包括一轎廂，鋼索等的機(jī)械系統(tǒng)被認(rèn)為是理想剛體;22是用于獲取一速度波動(dòng)信號(hào)23的比較器，所述波動(dòng)信號(hào)23是檢測(cè)實(shí)際速度信號(hào)3與由電梯剛體模型系統(tǒng)15所得到的估計(jì)速度17的偏差;24是輸入這個(gè)速度波動(dòng)信號(hào)23以由此形成振動(dòng)抑制信號(hào)9的信號(hào)變換器。
在這樣一種結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)參照?qǐng)D2來描述其工作原理。圖2中，參考標(biāo)號(hào)S1代表速度指令1的一個(gè)實(shí)例;S3是檢測(cè)實(shí)際速度信號(hào)3的一個(gè)實(shí)例;S17是由電梯剛體模型系統(tǒng)15得到的估計(jì)速度17的一個(gè)實(shí)例;S23是檢測(cè)實(shí)際速度信號(hào)3與估計(jì)速度17之偏差信號(hào)的一個(gè)實(shí)例;S9是振動(dòng)抑制信號(hào)9的一個(gè)實(shí)例，所述振動(dòng)抑制信號(hào)是信號(hào)變換器24的輸出。這樣，一個(gè)在速度增快/減慢期間伴隨著機(jī)械系統(tǒng)之振動(dòng)的速度波動(dòng)被疊加在檢測(cè)實(shí)際速度S3上，但由于機(jī)械系統(tǒng)模型是一剛體，由機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)生的振動(dòng)分量將不疊加在估計(jì)速度S17上。因此，根據(jù)S3和S17間之偏差信號(hào)S23，機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)分量實(shí)際上可被減去，接著，信號(hào)23被傳輸通過信號(hào)變換器24以補(bǔ)償在電源變換器10或電動(dòng)機(jī)11中的滯后因子，并完成對(duì)相位φ的調(diào)節(jié)或如在信號(hào)S9中那樣完成對(duì)增益的調(diào)節(jié)，且信號(hào)S23作為一次要環(huán)路被提供給加法器7一端以由此構(gòu)成這樣一種控制系統(tǒng)，使振動(dòng)的產(chǎn)生在速度檢測(cè)器2上通過這個(gè)指令成分被消除。
圖3通過一模擬結(jié)果的實(shí)例示出了本發(fā)明的作用。作為模擬的條件，一個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不僅產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)力，而且在建筑物之高度為230米，轎廂內(nèi)的乘客人數(shù)為零，轎廂正在向最高度運(yùn)行的情況下，完成提升驅(qū)動(dòng)時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)還產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，所述波動(dòng)被進(jìn)行模擬且對(duì)轎廂內(nèi)產(chǎn)生的垂直振動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算。不進(jìn)行任何根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償處理，轎廂的垂直振動(dòng)之加速度約為±0.025米/秒2，而如果進(jìn)行了補(bǔ)償處理，轎廂的垂直振動(dòng)之加速度約為±0.007米/秒2，因而可以明了垂直振動(dòng)之加速度被改善至約為原先的1/3，根據(jù)這一系統(tǒng)，如果在機(jī)械系統(tǒng)中的振動(dòng)成分僅可在一電梯驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)部件中被檢出，由于外界沒有干擾信號(hào)源或因素加到此模型上，因而振動(dòng)成分實(shí)際上可作為速度波動(dòng)信號(hào)23被獲取，進(jìn)而電動(dòng)機(jī)部分產(chǎn)生的波動(dòng)可被抑制，這是由于信號(hào)變換器24適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償了由加法器7至電動(dòng)機(jī)11的滯后特性，因而欲抑制懸掛在其下的轎廂之不舒適的垂直振動(dòng)也是可能的。
更進(jìn)一步地說，根據(jù)使用此電梯模型系統(tǒng)15的方法，由于將要進(jìn)行估計(jì)的信號(hào)是相應(yīng)于一速度指令的估計(jì)信號(hào)17，其頻率特性可被認(rèn)為是比較慢的。因而還有這樣一效果即當(dāng)使用一微型計(jì)算機(jī)來構(gòu)成模型時(shí)，任何具有高速處理能力的昂貴的微機(jī)都不是必需的。
圖4示出了信號(hào)變換器24之結(jié)構(gòu)的一種典型實(shí)施例。圖4中，考慮了部件中由加法器7至電動(dòng)機(jī)11的滯后特性，在結(jié)構(gòu)中設(shè)置了一相位超前/滯后調(diào)節(jié)元件和一增益調(diào)節(jié)元件以適當(dāng)?shù)匾种圃陔妱?dòng)機(jī)部分之波動(dòng)的產(chǎn)生。圖5示出了由加法器7至電動(dòng)機(jī)11之頻率特性的一個(gè)實(shí)例，其中電梯系統(tǒng)的特性(相位和增益)亦隨輸入振動(dòng)頻率的變化而變化。以鋼索系統(tǒng)的基本振動(dòng)為例，對(duì)位于1.2Hz之前或之后的頻帶上實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之技術(shù)，在此情況下，從加法器7至速度產(chǎn)生間的相位滯后在-35°之前或之后，因而，如果約35°的相位超前被設(shè)置在信號(hào)變換器24中以補(bǔ)償所述35°的相位滯后，則速度之波動(dòng)成分的加入可提供足夠有效的振動(dòng)抑制。進(jìn)而，如果當(dāng)轎廂位置變化或發(fā)生類似變化時(shí)所述條件改變了，例如，以鋼索系統(tǒng)的二次振動(dòng)為例，通常要產(chǎn)生接近7HZ的振動(dòng)，在此條件下，如果相位和增益的修正量可根據(jù)驅(qū)動(dòng)條件而變化，例如，相位超前量可改變至約100°，則根據(jù)驅(qū)動(dòng)條件的變化改變或產(chǎn)生的多個(gè)共振動(dòng)振動(dòng)現(xiàn)象可被有效地抑制。
圖6中，設(shè)置了一個(gè)高通濾波器，其功能與圖4的相同，用于抑制因控制系統(tǒng)之穩(wěn)定增益的減小而產(chǎn)生的低頻波動(dòng)，因而可排除由于使用一次要環(huán)路來反饋一偏差信號(hào)而產(chǎn)生的壞影響，從而提供了另一作用，即當(dāng)確保一通常的振動(dòng)抑制效果時(shí)可獲得一良好的瞬態(tài)響應(yīng)。
還有另一個(gè)效果是可方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，這是因?yàn)槿绻麨榱水a(chǎn)生一振動(dòng)抑制信號(hào)9，相位、增益等僅在上述的信號(hào)變換器24中被調(diào)節(jié)，則調(diào)節(jié)將工作良好。
就另一實(shí)施例而言，其較為可取的方法如圖7所示，在信號(hào)變換器24中設(shè)置了一個(gè)帶通濾波器以阻斷頻帶fo之外的成分，fo是振動(dòng)抑制之目標(biāo)值，因此用于加入一波動(dòng)信號(hào)的主通道的操作對(duì)于頻率為振動(dòng)抑制目標(biāo)值以外的頻帶無效，從而使幾乎消除主通道對(duì)其它頻帶的不良影響成為可能。
進(jìn)一步地說，在有多個(gè)機(jī)械系統(tǒng)共振頻率需要振動(dòng)抑制的情況下，如果如圖3中所述那樣，提供多個(gè)分別對(duì)頻帶的信號(hào)有效的變換器24-1和24-2以及信號(hào)加入通道，且如果對(duì)這些頻帶分別進(jìn)行抑制控制，則另一效果是可以實(shí)現(xiàn)的，即克服由多個(gè)慣性體系統(tǒng)例如電梯產(chǎn)生的不同頻率的振動(dòng)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定舒適的運(yùn)行。
更為可取的方法是，如果允許不同目標(biāo)頻率的振動(dòng)抑制信號(hào)通過的多個(gè)帶通濾波器被設(shè)置在信號(hào)變換器24-1和24-2中以用于對(duì)這些頻率分別控制，則可以通過多個(gè)信號(hào)加入通道來防止對(duì)其它頻帶的不良影響。
雖然圖1所示的電梯剛體模型系統(tǒng)15和信號(hào)變換器24似乎是與通常的速度控制系統(tǒng)分離布置的，如果用與比較器22和4、控制操作部件5等同樣的方法把它們用軟件設(shè)立在用于電梯控制的一微型計(jì)算機(jī)中，將可以構(gòu)成一可有力地抵制干擾等的控制系統(tǒng)。當(dāng)然，即便它們是用獨(dú)立于控制操作部件例如一比例積分器等的模擬電路等來構(gòu)成速度控制系統(tǒng)，本發(fā)明的振動(dòng)抑制效果亦不會(huì)失去，且在這種情況下，對(duì)在軟件情況下通常成問題的處理的速度并無限制，從而產(chǎn)生的另一效果是用于振動(dòng)抑制的振動(dòng)頻率可擴(kuò)展至一高頻區(qū)域。
更進(jìn)一步地，圖1中為了檢測(cè)模型和實(shí)際速度間之偏差，使用一在電動(dòng)機(jī)軸端或在一牽引滑輪之周邊由摩擦驅(qū)動(dòng)的速度檢測(cè)器來檢測(cè)出一電梯系統(tǒng)的實(shí)際速度。相應(yīng)地，所述實(shí)際速度可與用于基本速度控制的實(shí)際速度信號(hào)一樣被使用，從而使被送至一控制電路或控制線的信號(hào)要足夠短以減少噪音混合之可能性，其結(jié)果是使構(gòu)成一具有適用于一電梯的高可靠性的系統(tǒng)成為可能。
更進(jìn)一步地，如果用轎廂的實(shí)際速度作為用于計(jì)算由模型系統(tǒng)15獲得的估計(jì)速度17的偏差的實(shí)際速度，若從將一根長(zhǎng)的信號(hào)線裝至機(jī)房的觀點(diǎn)來看，事實(shí)上所述系統(tǒng)的噪音可略微地減弱，但轎廂的振動(dòng)抑制成分可如圖9所示在電梯通道的所有地區(qū)被檢測(cè)出，這與在一個(gè)電動(dòng)機(jī)部件場(chǎng)合的檢測(cè)不同，因而可以預(yù)期在電梯通道的所有區(qū)域上得到轎廂的振動(dòng)抑制效果。這是因?yàn)?，好在圖中詳細(xì)示出的那樣，考慮到轎廂的位置，在檢測(cè)振動(dòng)成分時(shí)，對(duì)于非直接地在電動(dòng)機(jī)部件中檢測(cè)的情況與直接在轎廂部件中檢測(cè)的情況來說，其難易程度是不同的，且因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)部件中檢測(cè)的情況下存在一區(qū)域，其中振動(dòng)成分在220米附近幾乎無法被檢測(cè)出，這可由計(jì)算結(jié)果明顯地看出。
因而，如果一個(gè)在電動(dòng)機(jī)部件中被檢出的且對(duì)噪聲有效高的阻抗的信號(hào)被正常地使用，而一個(gè)在轎廂位置被檢測(cè)出的信號(hào)可通斷地在一個(gè)區(qū)域例如在220米附近被選擇使用，所述區(qū)域上的振動(dòng)在電動(dòng)機(jī)部件中幾乎不能檢測(cè)，這就是本發(fā)明的另一個(gè)效果，即，使構(gòu)成一適用于一電梯的整體高可靠性系統(tǒng)成為可能。圖9中，對(duì)于樓層低于正中間一層的那些層，計(jì)算的結(jié)果被刪去了。
更進(jìn)一步地，由改變?cè)鲆娴挠^點(diǎn)來看，圖4和圖6中的增益K根據(jù)轎廂的位置或乘客(未示出)的數(shù)量而變化，從而平穩(wěn)地操縱一振動(dòng)抑制控制系統(tǒng)，振動(dòng)檢測(cè)的難易程度(即，檢測(cè)增益)將根據(jù)轎廂的位置或乘客的數(shù)量以及圖5所示的由加法器7至電動(dòng)機(jī)11的頻率特性而改變，如圖9中所明示的那樣。采用這種方法，振動(dòng)抑制可與電梯的操作條件無關(guān)地被平穩(wěn)地進(jìn)行控制，從而能夠獲得舒適的運(yùn)行。尤為特別的是，如果與轎廂的不同位置或乘客的不同數(shù)量相應(yīng)的K值可預(yù)先列在一表上，且如果所述表是根據(jù)電梯轎廂的位置或乘客的數(shù)量而檢索的，則可以在一短時(shí)間內(nèi)完成處理過程，且可以擴(kuò)展能夠?qū)φ駝?dòng)抑制進(jìn)行控制的區(qū)域。進(jìn)而，如果在每一場(chǎng)合下都計(jì)算K值，則本發(fā)明之另一效果在于，雖然這樣需花稍長(zhǎng)的時(shí)間來用于計(jì)算，但是，表格的存儲(chǔ)可以免去。
另外，圖1中電梯剛體模型系統(tǒng)15的慣性系統(tǒng)模型21可根據(jù)電梯梯廂的位置或乘客的數(shù)量而改變其慣性成分。這一變化產(chǎn)生了估計(jì)速度17和檢測(cè)實(shí)際速度3間的速度的非振動(dòng)成分的誤差，且將一個(gè)不必要的成分作為一偏置成分混入了速度的波動(dòng)信號(hào)23。因而，根據(jù)本發(fā)明，電梯剛體模型系統(tǒng)15的慣性系統(tǒng)模型21的慣性成分被做得隨轎廂位置或乘客數(shù)量的變化而變化。因而這是另一個(gè)作用即無需考慮電梯的驅(qū)動(dòng)條件可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的振動(dòng)抑制。
進(jìn)而，根據(jù)圖1的實(shí)施例，如果電梯剛體模型系統(tǒng)15僅估計(jì)一個(gè)包含由速度指令產(chǎn)生的速度的無振動(dòng)成分之成分時(shí)，也就是僅有一相應(yīng)于被稱為基波分量的成分時(shí)，并不總是要求在模型上進(jìn)行嚴(yán)格的模擬。因而，電源變換器模型19和電動(dòng)機(jī)模型20并不要制造得很精細(xì)，而只要近似到一級(jí)延遲的程度。其結(jié)果是，不僅可節(jié)約模型所需的存儲(chǔ)空間，而且可簡(jiǎn)化其操作，因而其工業(yè)效果是使使用一昂貴的微型計(jì)算機(jī)成為可能。
此外，如果檢測(cè)檢測(cè)運(yùn)行的實(shí)際速度與估計(jì)速度17之偏差的時(shí)間間隔做得短于檢測(cè)一用在比較器4中的值的時(shí)間間隔，則振動(dòng)抑制信號(hào)9可在一短的時(shí)間間隔內(nèi)被提供給控制系統(tǒng)，而振動(dòng)抑制的頻帶可擴(kuò)展到一高頻區(qū)，從而具有的另一效用是擴(kuò)展其對(duì)高頻振動(dòng)的振動(dòng)抑制作用。
圖10示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。從速度指令1至信號(hào)變換器24的單元與圖1中都相同。在這一實(shí)施例中，除電梯剛體模型系統(tǒng)15之外，還提供包括一模擬電梯機(jī)械系統(tǒng)的單元的電梯高級(jí)模型系統(tǒng)。所述電梯高級(jí)模型系統(tǒng)25由用來比較一在電動(dòng)機(jī)部件中的估計(jì)速度27與速度指令1的比較器模型28，一個(gè)控制操縱模型29，一電源變換器模型30，一電動(dòng)機(jī)模型31，一轎廂模型32，一平衡錘模型33和一牽引滑輪模型34組成。而且，并不通過使用剛體模型來獲得的一估計(jì)速度17與檢測(cè)實(shí)際速度之差來獲得一速度波動(dòng)信號(hào)23，而是通過使用剛體模型得到的估計(jì)速度17和在電梯高級(jí)模型系統(tǒng)25中轎廂的一估計(jì)速度26之差來得到所述速度波動(dòng)信號(hào)23的。所述速度波動(dòng)信號(hào)23被饋入一信號(hào)變換器24以得出一波動(dòng)抑制信號(hào)9，所述抑制信號(hào)9被提供給一加法器7以由此完成振動(dòng)抑制。然后，由于在電梯高級(jí)模型系統(tǒng)25中轎廂的估計(jì)速度26被用來減去一速度波動(dòng)信號(hào)，如在電動(dòng)機(jī)部件中檢測(cè)的情況那樣，不存在轎廂在某一位置時(shí)無法檢測(cè)波動(dòng)分量的情況。因而可不管轎廂的位置如何而預(yù)期達(dá)到抑制振動(dòng)的穩(wěn)定效果。
此外，在這一實(shí)施例中，轎廂的實(shí)際速度被作為一在其上疊加有波動(dòng)信號(hào)的速度信號(hào)而直接地進(jìn)行檢測(cè)，且在機(jī)房中一控制板上產(chǎn)生的轎廂的估計(jì)速度26無需引導(dǎo)一信號(hào)進(jìn)入控制板即可被使用，因而在信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)，不必?fù)?dān)心外界混入任何噪音成分到速度信號(hào)中，且它不僅具有可形成一具有高可靠性能的轎廂振動(dòng)抑制系統(tǒng)之功效，而且還具有一工業(yè)效用，即不必使用用于檢測(cè)轎廂的速度或加速度的特殊硬件(例如一速度傳感器或一加速度傳感器)。
在圖10的實(shí)施例中，高級(jí)模型系統(tǒng)25的機(jī)械系統(tǒng)由三個(gè)部分轎廂模型32，平衡錘模型33和牽引滑輪模型34組成。這種設(shè)計(jì)是為了簡(jiǎn)化一實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)的補(bǔ)償索系統(tǒng)，因而它實(shí)際上不可能涵蓋在實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)中機(jī)械系統(tǒng)共振頻率之所有的振動(dòng)現(xiàn)象，但它至少可估計(jì)鋼索系統(tǒng)的基本和二次共振，因而可以說能夠獲得足夠的效用以抑制這些在舒適運(yùn)行中成為特殊難題的振動(dòng)。此外，在這一簡(jiǎn)單的模型中作為一簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的后果，在微型計(jì)算機(jī)中估計(jì)轎廂的振動(dòng)的運(yùn)算可在短時(shí)間內(nèi)完成，因而也有一工業(yè)效用即對(duì)計(jì)算而言無需提供任何昂貴的微型計(jì)算機(jī)即可估計(jì)轎廂的振動(dòng)現(xiàn)象。
此外，如果在高級(jí)模型系統(tǒng)25中機(jī)械系統(tǒng)的總系統(tǒng)被簡(jiǎn)化為僅有轎廂，實(shí)際上機(jī)械系統(tǒng)上的可估計(jì)的共振頻率被限制為僅有鋼索系統(tǒng)的基本振動(dòng)，但計(jì)算的時(shí)間可減短，因而它也具有一效用，即使微型計(jì)算機(jī)可分擔(dān)其它工作，諸如另一電梯系統(tǒng)的處理。
如果在電梯剛體模型系統(tǒng)中慣性系統(tǒng)模型21的慣性可隨著轎廂中現(xiàn)有乘客人數(shù)而變化，或如果隨繩索長(zhǎng)度而變化的彈簧常數(shù)或阻尼系數(shù)，以及隨轎廂中乘客人數(shù)而變化的轎廂重量隨著實(shí)際機(jī)器的條件(轎廂的位置或乘客的人數(shù))而在高級(jí)模型系統(tǒng)25的機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)精細(xì)地變化，將可以提高由電梯剛體模型系統(tǒng)15獲得的估計(jì)速度17或轎廂的估計(jì)值26的精確度，并由此可得到一精確的波動(dòng)抑制信號(hào)9以提高抑制轎廂之振動(dòng)的作用。
一檢驗(yàn)在信號(hào)變換器24之內(nèi)部完成，以檢驗(yàn)作為一通常的電梯系統(tǒng)，其輸出(它是相應(yīng)于振動(dòng)抑制指令9的信號(hào))是否超出預(yù)先估計(jì)的大小或頻率，且，如果沒有超出的話。則在其輸出上設(shè)置一界限值，否則輸出本身被阻止，或產(chǎn)生報(bào)警。這樣，有一對(duì)于一電梯系統(tǒng)完成兩件重要事情的功能，就是確保安全及達(dá)到其基本的目的，即改善舒適運(yùn)行。
此外，在圖10的電梯剛體模型系統(tǒng)15和電梯高級(jí)模型系統(tǒng)25中，計(jì)算估計(jì)速度17和27以形成速度波動(dòng)信號(hào)23的時(shí)間隔做得短于檢測(cè)所述檢測(cè)實(shí)際速度3的時(shí)間間隔。這是為了將波動(dòng)抑制信號(hào)9少量反饋回速度控制環(huán)路，從而可實(shí)現(xiàn)一快速響應(yīng)，因而可獲得一其足夠的功效以抑制振動(dòng)。
為了實(shí)現(xiàn)振動(dòng)抑制之功效，一種有效的方法是根據(jù)一種功能，對(duì)于以圖1所示的方法隨著電梯的操作條件而變化的波動(dòng)抑制信號(hào)9，在圖10中，將來自加法器7至電動(dòng)機(jī)11的頻率特性在信號(hào)變換器24中進(jìn)行補(bǔ)償。然而，在計(jì)算估計(jì)速度26時(shí)由于所述速度包括非直接檢測(cè)而得而是在圖10實(shí)施例的情況下的高級(jí)模型系統(tǒng)中估計(jì)得到的波動(dòng)成分，因而產(chǎn)生一微小的時(shí)間延遲。在此實(shí)施例中，由于這一時(shí)間延遲造成的相移同在信號(hào)變換器24中被補(bǔ)償。相應(yīng)地，圖10的結(jié)構(gòu)可得到足夠功效來抑制振動(dòng)。
此外，如果高級(jí)模型系統(tǒng)25中的電源變換器模型30和電動(dòng)機(jī)模型31也通過一級(jí)延遲或類似手段被簡(jiǎn)化，通過電梯剛體模型系統(tǒng)15共同作用顯然可縮短計(jì)算時(shí)間。其結(jié)果是，通過使用一并不昂貴的微型計(jì)算機(jī)可以并行地處理兩個(gè)模型的工作，且可實(shí)現(xiàn)通過一可實(shí)施的硬件結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的抑制。
使用做在信號(hào)變換器中的帶通濾波器，不等于一特定已調(diào)頻率的頻帶內(nèi)的抑制振動(dòng)工作可在這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)中被抑制，即高級(jí)模型系統(tǒng)25并不總是或難以是一個(gè)精密的模型。從確保電梯系統(tǒng)之可靠性的觀點(diǎn)來看提供了一功效。
圖11示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。從速度指令1到補(bǔ)償滑輪36的單元均與圖10中相同。在這一實(shí)施例中，除了提供一電梯剛體模型系統(tǒng)15之外，一個(gè)包括模擬了電梯機(jī)械系統(tǒng)單元的電梯高級(jí)模型系統(tǒng)25也被提供，且一等于檢測(cè)實(shí)際速度3與一來自剛體模型系統(tǒng)15的估計(jì)速度17之差的波動(dòng)信號(hào)38，和一等于來自高級(jí)模型系統(tǒng)25的估計(jì)速度26和來自剛體模型系統(tǒng)15的估計(jì)速度17之差的波動(dòng)信號(hào)37兩者作為速度波動(dòng)信號(hào)而獲得，所述兩個(gè)波動(dòng)信號(hào)由開關(guān)39進(jìn)行通斷控制以獲得一速度波動(dòng)信號(hào)23，所述速度波動(dòng)信號(hào)被通過一信號(hào)變換器24提供給一加法器7之一端。
在這里，例如，考慮轎廂接近圖9中示出的220米的情況，這時(shí)，系統(tǒng)把轉(zhuǎn)換開關(guān)39打至充當(dāng)速度波動(dòng)信號(hào)23的波動(dòng)信號(hào)37上。當(dāng)轎廂位于任何其它位置時(shí)所述開關(guān)打至波動(dòng)信號(hào)38一邊。如果波動(dòng)信號(hào)源以這種方法根據(jù)轎廂的位置而開關(guān)，則可避免在轎廂的某一位置時(shí)無法檢測(cè)一波動(dòng)成分(如果當(dāng)轎廂接近220米時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，將難以通過波動(dòng)信號(hào)38來檢測(cè)其狀態(tài))，且也能使用一具有盡可能高的可靠性的信號(hào)。相應(yīng)地，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)舒適的運(yùn)行及確保一被要求具有特別高可靠性的電梯系統(tǒng)的可靠性。
如在前面實(shí)施例中已作描述的實(shí)施例一樣，相應(yīng)于一波動(dòng)頻率，有一來自加法器7至電動(dòng)機(jī)11的頻率特性。此外，由于通過在這一實(shí)施例中的開關(guān)控制兩個(gè)波動(dòng)信號(hào)，存在一增益的變化。相應(yīng)地，在信號(hào)變換器24中提供了一種調(diào)節(jié)相位和增益的功能并由此為抑制振動(dòng)提供穩(wěn)定的控制。
此外，由于波動(dòng)信號(hào)被輪流地用于圖11的實(shí)施例中，并不總是必需在同時(shí)完成兩個(gè)并行信號(hào)的工作。因而，例如，僅一個(gè)被用作波動(dòng)信號(hào)的信號(hào)在正向饋電中被根據(jù)轎廂的位置進(jìn)行計(jì)算。因此，可以省略一個(gè)不必要的工作處理過程，從而具有一功用，如果在一處理單元上的負(fù)載減輕了可使用一不昂貴的微型計(jì)算機(jī)。
如以上敘述的，根據(jù)本發(fā)明，難以承受隨來自外界的不良影響諸如噪音混合，而它可以在避免采用一特定附加的導(dǎo)致費(fèi)用上升的裝置的同時(shí)控制一轎廂的振動(dòng)現(xiàn)象。相應(yīng)地，可減弱由繩索系統(tǒng)引起的轎廂之不舒適的垂直振動(dòng)。此外，可以簡(jiǎn)化振動(dòng)抑制信號(hào)的增益、相位等的調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一電梯系統(tǒng)，包括一轎廂，一用于驅(qū)動(dòng)所述轎廂的電梯驅(qū)動(dòng)裝置，一速度指令裝置，一電梯速度檢測(cè)裝置，和一根據(jù)速度指令與檢測(cè)得的電梯速度之偏差來控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的速度控制環(huán)路；其特征在于，把加有所述速度指令的電梯模型提供給所述速度控制環(huán)路，以及向所述速度控制環(huán)路提供一相應(yīng)于所述模型之輸出的補(bǔ)償信號(hào)的裝置。
2.一種電梯系統(tǒng)，包括一轎廂，一用于驅(qū)動(dòng)所述轎廂的電梯驅(qū)動(dòng)裝置，一速度指令裝置，一電梯速度檢測(cè)裝置，和一根據(jù)速度指令與檢測(cè)電梯速度之偏差來控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的速度控制環(huán)路;其特征在于，還包括一帶有速度指令的電梯模型，它用來在位于所述轎廂之上的一機(jī)械系統(tǒng)被認(rèn)為是理想剛體時(shí)輸出所述驅(qū)動(dòng)裝置的估計(jì)速度，因而來自所述模型之輸出與所述驅(qū)動(dòng)裝置的被檢測(cè)得的速度的偏差被提供給所述速度控制環(huán)路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述用來獲取所述偏差信號(hào)的所述檢測(cè)速度是所述電梯驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述用于得到所述差值信號(hào)的所述檢測(cè)速度是所述電梯的轎廂速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，還包括根據(jù)所述電梯之運(yùn)行條件來改變送至所述速度控制環(huán)路的輸入信號(hào)的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述電梯的運(yùn)行條件指轎廂的位置或乘客的數(shù)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述變化裝置包括控制所述偏差信號(hào)之增益的裝置。
8.如權(quán)利要求5所述的一種電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述變化裝置包括用于控制所述偏差信號(hào)之一相位值的裝置。
9.如權(quán)利要求1或2所述的一種電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述電梯模型的常數(shù)隨著所述轎廂內(nèi)乘客的數(shù)量而改變。
10.如權(quán)利要求2所述的一種電梯系統(tǒng)，其特征在于，用于計(jì)算所述偏差的所述驅(qū)動(dòng)裝置的速度檢測(cè)時(shí)間間隔短于所述速度控制環(huán)路之速度檢測(cè)的時(shí)間間隔。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的一種電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述電梯驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)速度與所述轎廂的速度用開關(guān)來轉(zhuǎn)接，從而使其中之一根據(jù)所述電梯的運(yùn)行條件被選擇作為所述驅(qū)動(dòng)裝置的檢測(cè)速度。
12.如權(quán)利要求11所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置的所述檢測(cè)速度根據(jù)所述轎廂的位置被有選擇地開關(guān)。
13.如權(quán)利要求1或2所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述電梯模型包括對(duì)電源轉(zhuǎn)換部件和一帶有一級(jí)延遲的所述驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)部件作近似的裝置。
14.如權(quán)利要求2所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述偏差信號(hào)不小于一預(yù)定值時(shí)，嚴(yán)禁將所述偏差信號(hào)提供給所述速度控制環(huán)路。
15.如權(quán)利要求2所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述偏差信號(hào)通過一高通濾波器被提供給所述速度控制環(huán)路。
16.如權(quán)利要求2所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述偏差信號(hào)通過一帶通濾波器被提供給所述速度控制環(huán)路。
17.如權(quán)利要求2所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述偏差值信號(hào)通過多個(gè)通道被提供給所述速度控制環(huán)路。
18.如權(quán)利要求17所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入通道包括用于僅通過多個(gè)相互不同的特殊頻率成分的濾波器。
19.如權(quán)利要求2所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述電梯剛體模型系統(tǒng)由一微型計(jì)算機(jī)的軟件構(gòu)成。
20.一種電梯系統(tǒng)，包括一轎廂，一用于驅(qū)動(dòng)所述轎廂的電梯驅(qū)動(dòng)裝置，一速度指令裝置，一電梯速度檢測(cè)裝置，以及一根據(jù)速度指令與檢測(cè)電梯速度之偏差來控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的速度控制環(huán)路，其特征在于，還包括一第一電梯模型，所述速度指令被送入所述第一電梯模型用來在包括所述轎廂等的機(jī)械系統(tǒng)被認(rèn)為是理想剛體時(shí)輸出所述驅(qū)動(dòng)裝置的一估計(jì)速度，一個(gè)加有所述速度指令的第二電梯模型包括用于輸出所述轎廂之估計(jì)速度的電梯機(jī)械系統(tǒng)，以及根據(jù)所述第一和第二模型的輸出，向所述速度控制環(huán)路提供一補(bǔ)償輸入的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電梯模型包括一由轎廂，驅(qū)動(dòng)裝置及配重三部分所組成的機(jī)械系統(tǒng)模型，和一個(gè)主索的彈簧系統(tǒng)。
22.如權(quán)利要求20所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電梯模型包括一由轎廂的信號(hào)部分以及位于所述轎廂及驅(qū)動(dòng)裝置間的主索的彈簧系統(tǒng)組成的機(jī)械系統(tǒng)模型。
23.如權(quán)利要求20所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二模型之輸出的偏差信號(hào)被提供給所述速度控制環(huán)路，且所述系統(tǒng)還包括根據(jù)所述電梯的運(yùn)行條件改變所述偏差信號(hào)的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述電梯的運(yùn)行條件是所述轎廂的位置或乘客的人數(shù)。
25.如權(quán)利要求23所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述改變裝置包括用于控制所述偏差信號(hào)的增益的裝置。
26.如權(quán)利要求23所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述改變裝置控制所述偏差值信號(hào)的一個(gè)相位值。
27.如權(quán)利要求23所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述第一或第二電梯模型的常量可根據(jù)所述轎廂的位置或所述轎廂內(nèi)的乘客人數(shù)而改變。
28.如權(quán)利要求23所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，用于計(jì)算所述偏差的所述驅(qū)動(dòng)裝置的估計(jì)速度檢測(cè)之時(shí)間間隔短于所述速度控制環(huán)路的速度檢測(cè)的時(shí)間間隔。
29.如權(quán)利要求23所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，將所述偏差信號(hào)提供給所述速度控制環(huán)路。當(dāng)所述偏差信號(hào)不小于一預(yù)定值或包括一在預(yù)定值以外的頻率成分時(shí)，嚴(yán)格限制或禁止將所述偏差信號(hào)提供給所述速度控制環(huán)路。
30.一種電梯系統(tǒng)，包括一轎廂，一用于驅(qū)動(dòng)所述轎廂的電梯驅(qū)動(dòng)裝置，一個(gè)速度指令裝置，一個(gè)電梯速度檢測(cè)裝置，和一根據(jù)速度指令與檢測(cè)電梯速度之偏差來控制所述驅(qū)動(dòng)裝置的速度控制環(huán)路，其特征在于，還包括一帶有速度指令的第一電梯模型，它用于在包括轎廂的機(jī)械系統(tǒng)被認(rèn)為是一理想剛體時(shí)輸出所述驅(qū)動(dòng)裝置的估計(jì)速度，一個(gè)帶有所述速度指令的第二電梯模型，包括用于輸出所述轎廂的估計(jì)速度的電梯機(jī)械系統(tǒng)，以及用于向所述速度環(huán)路提供所述第一模型輸出與所述第二模型輸出間的第一偏差信號(hào)和所述第一模型與所述檢測(cè)速度間的第二偏差信號(hào)兩者中任一個(gè)的裝置。
31.如權(quán)利要求30所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，還包括根據(jù)所述轎廂的位置用來可開關(guān)地輸入所選擇的所述第一和第二偏差信號(hào)的裝置。
32.如權(quán)利要求20或30所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述第一或第二電梯模型包括用來近似一電源變換器部件和一帶有一級(jí)延遲的所述驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)部件。
33.如權(quán)利要求30所述的電梯系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于當(dāng)所述偏差信號(hào)不小于一預(yù)定值時(shí)防止把所述偏差信號(hào)提供給所述速度控制環(huán)路的裝置。
34.一種控制系統(tǒng)，包括一控制量指令裝置，和一用于操縱一被控物體使之被根據(jù)一由所述指令裝置提供的控制量指令值與一控制量反饋值之偏差來進(jìn)行控制;其特征在于，還包括一帶有所述控制量指令值的被控物體模型，以及用來根據(jù)所述模型的輸出將一補(bǔ)償輸入提供給控制系統(tǒng)的裝置。
全文摘要
在一速度控制系統(tǒng)中提供了一種電梯模型系統(tǒng)，且一個(gè)電動(dòng)機(jī)被根據(jù)一由此模型之輸出等而決定的一振動(dòng)抑制信號(hào)來加以控制，由此消除電梯梯廂的振動(dòng)成分，并使用此波動(dòng)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)抑制的控制，以實(shí)現(xiàn)帶有低的垂直振動(dòng)的舒適運(yùn)行。
文檔編號(hào)B66B1/24GK1088179SQ9311905
公開日1994年6月22日 申請(qǐng)日期1993年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月22日
發(fā)明者大宮昭弘, 稻葉博美, 三好寬, 佐藤太一, 目黑都市雄, 重田政之, 八卷正光, 黑沢俊明, 西川光世 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所, 日立大廈系統(tǒng)工程服務(wù)有限公司