CN101687614A

CN101687614A - 电梯的门控制装置

Info

Publication number: CN101687614A
Application number: CN200780053602A
Authority: CN
Inventors: 菅原正行; 宇都宫健儿
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2027-11-07
Also published as: KR101114759B1; KR20100018607A; CN101687614B; JPWO2009060519A1; DE112007003699B4; JP5079013B2; WO2009060519A1; DE112007003699T5

Abstract

在电梯的门控制装置中，前馈控制部使用第一传递函数生成用于指定相对于速度指令的跟随性能的第一输出，并且使用第二传递函数和与每个楼层的电梯门相关的参数生成用于指定相对于速度指令的跟随性能的第二输出。反馈控制部根据第一输出、与门电动机的实际速度相关的信息、参数，生成用于校正门电动机相对于速度指令的旋转误差的输出。门控制装置根据第二输出与来自反馈控制部的输出之和，生成针对门电动机的转矩指令。

Description

电梯的门控制装置

技术领域

本发明涉及对设置在轿厢和层站之间的电梯门的开闭进行控制的电梯的门控制装置。

背景技术

在以往的电梯的门控制装置中，通过根据预先存储的层站门的重量来改变控制常数，由此防止由于层站门的重量按照每个楼层不同而造成的门的速度特性的变化(例如参照专利文献1)。

此外，在以往的另一个门控制装置中，按照每个楼层存储门开闭时的控制履历数据，根据该控制履历数据，通过门重量鉴定单元鉴定各楼层的门重量。接着，用根据鉴定出的门重量确定的控制常数实施门的开闭控制(例如参照专利文献2)。

此外，在以往的再一个门控制装置中，根据实际速度相对于指令速度的偏差的累积值来确定控制常数，从而即使大幅度改变门重量也能够进行门的开闭而不会改变门开闭时间(例如参照专利文献3)。

专利文献1：日本特开平4-243791号公报

专利文献2：日本特开2000-159461号公报

专利文献3：日本特开2006-182479号公报

在上述的以往的门控制装置中，能够提高相对于门重量的差异的速度跟随性能，但是门的振动未必通过任意一个门控制装置都能降低。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，得到能够按照每个楼层兼顾较高的振动抑制性能和速度跟随性能的电梯的门控制装置。

本发明的电梯的门控制装置具有：楼层数据存储部，其存储与每个楼层的电梯门相关的参数；前馈控制部，其被输入针对电梯门的速度指令，使用第一传递函数生成用于指定相对于速度指令的跟随性能的第一输出，并且，使用第二传递函数和参数生成用于指定相对于速度指令的跟随性能的第二输出；以及反馈控制部，其根据第一输出、与门电动机的实际速度相关的信息、以及参数，生成用于校正门电动机相对于速度指令的旋转误差的输出，其中，上述电梯的门控制装置根据第二输出与来自反馈控制部的输出之和，生成针对门电动机的转矩指令。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的电梯的轿厢门装置的主要部分的结构图。

图2是表示图1的门控制装置的框图。

图3是表示对电梯门进行了二惯性系统简易模型化后的频率响应特性的曲线图。

图4是表示无量纲的交叉频率和想抑制的振动模式的衰减比之间的关系的曲线图。

图5是表示恒定大小的扫描正弦波即转矩指令的曲线图。

图6是表示针对图5的转矩指令的来自旋转传感器的输出的曲线图。

图7是表示使用实施方式1的门控制装置打开电梯门时的速度指令和门下部速度的时间变化的曲线图。

图8是表示使用以往的门控制装置打开电梯门时的速度指令和门下部速度的时间变化的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的电梯的轿厢门装置的主要部分的结构图。在图中，在轿厢出入口的上部固定有横梁1。导轨2水平地设置在横梁1上。开闭轿厢出入口的一对轿厢门3从导轨2进行悬挂，并沿着导轨2移动。各轿厢门3具有门面板4、和设置在门面板4上部的门吊架5。在门吊架5上设置有沿着导轨2滚动的多个吊架滚轮6。

驱动滑轮7和从动滑轮8在轿厢门3的开闭方向上相互隔开间隔地设置在横梁1上。在驱动滑轮7和从动滑轮8之间卷绕有环状的传动皮带体9。通过门电动机10旋转驱动滑轮7。当旋转驱动滑轮7时，传动皮带体9循环动作，从而旋转从动滑轮8。

门吊架5经由连接件11a、11b连接在传动皮带体9的上侧部分和下侧部分上，以通过传动皮带体9的循环动作向相互相反的方向移动门3。通过门控制装置12控制门电动机10的驱动、即轿厢门3的开闭。门控制装置12通过控制用于驱动门电动机10的电流，来进行遵照指令的轿厢门3的开闭。开闭层站出入口的层站门(未图示)在轿厢停止在楼层时，与轿厢门3的任意一个或两个卡合，从而与轿厢门3一体移动。

图2是表示图1的门控制装置12的框图。门控制装置12例如能够由具有运算处理部、存储部(ROM和RAM等)以及信号输入输出部的微型计算机构成。即，门控制装置12的以下功能能够通过微型计算机实现。此外，在微型计算机的存储部中存储有用于执行以下功能的程序。

在图中，速度指令部21根据从轿厢门3的驱动开始时起的经过时间、或门电动机10的旋转位置，生成预先存储的速度指令值Vr并进行输出。

楼层数据存储部22输出与该楼层(当前轿厢停止的楼层)中的轿厢门3的重量和层站门的重量相关的数据(总和或单独重量)来作为参数。这种重量数据按照各楼层预先存储，或者使用此前的门开闭中的控制履历数据通过门重量鉴定部(未图示)依次进行鉴定并存储。

来自速度指令部21的速度指令值Vr被输入到前馈控制部(FF控制部)23。前馈控制部23为指定相对于门开闭速度的目标值的跟随性能的单元，由第一控制器24和第二控制器25构成。

速度指令值Vr被输入到第一控制器24和第二控制器25双方。第一控制器24用第一传递函数Cf(s)＝ωf/(s+ωf)示出。Cf(s)通过指定相对于目标值的输出的响应特性的频率ωf确定，作为前馈控制部23的第一输出，被输入到反馈控制部(FB控制部)26。

第二控制器25用第二传递函数Pm(s)^-1×Cf(s)示出。前馈控制部23的目标值跟随性能和反馈控制部26的振动抑制性能可相互独立地进行设定。

此外，前馈控制部23以使门实际速度相对于速度指令值Vr的跟随性能变高的方式确定输出。其中，Pm(s)为门设备的控制用模型，使用基于楼层数据存储部22的数据的该楼层中的门重量的电动机轴换算的惯性值J用Pm(s)＝1/Js示出。来自第二控制器25的输出成为前馈控制部23的第二输出。

前馈控制部23的第一输出与电动机实际速度的反馈信号之间的减法值、即误差被输入到反馈控制部26。反馈控制部26校正电动机实际速度相对于指令值的误差。此外，反馈控制部26用第三传递函数Cb(s)＝Ksp+Ksi/s示出。其中，比例增益Ksp根据上述惯性值J、门电动机10的转矩常数KT和指定输出相对于目标值的误差校正性能的控制交叉频率ωc的参数，设计成Ksp＝J×ωc/K_T。此外，积分增益Ksi设计成Ksi≤Ksp×ωc/5。

此外，确定控制交叉频率ωc来使衰减变大，特别是使想抑制的门的振动模式的衰减比成为最大，以提高反馈控制部26的振动抑制性能从而抑制轿厢门3和层站门的振动。关于使该衰减比成为最大的控制交叉频率ωc的确定方法将在后面阐述。

在轿厢门3上，设置有产生用于保持完全关闭状态以在轿厢行进中乘客不能撬开轿厢门3的关门力、和在由于保养打开轿厢门3时用于保持完全打开状态的开门力的机构。该机构产生的门开关力是已知的外力，因此预先存储在转矩补偿部27中。转矩补偿部27根据轿厢门3的位置和速度输出转矩补偿值。

除上述以外，作为存储在转矩补偿部27中的已知外力，能够列举各楼层的轿厢门/层站门和其他设备之间的行进阻力和风压等。这些外力根据控制履历数据由外力鉴定部(未图示)进行鉴定，并作为多个参数存储在楼层数据存储部22中。转矩补偿部27的转矩补偿值根据存储在楼层数据存储部22中的参数按照每个楼层进行调整。

用加法器对来自反馈控制部26的输出加上前馈控制部23的第二输出和来自转矩补偿部27的转矩补偿值，从而成为用于驱动门电动机10的转矩指令值、或与转矩指令值对应的电流指令值。

电流控制部28为了根据电流指令值来向门电动机10提供电流，反馈电流检测器29的检测电流值来控制提供给门电动机10的电流值。电流控制部28的输出被输入到门电动机10。

检测门电动机10的旋转的旋转传感器30输出与门电动机10的旋转位置对应的信号。速度运算部31根据来自旋转传感器30的信号运算门电动机10的旋转速度。此外，也可以使用检测电流值来估计电动机旋转速度以代替旋转传感器30。

由速度运算部31求出的旋转速度通过低通滤波器(LPF)32后，作为电动机实际速度进行反馈。

接着，对反馈控制部26中的控制交叉频率ωc的确定方法进行说明。在电梯的门驱动装置中，如图1所示，门电动机10的驱动力经由传动皮带体9传递到轿厢门3。想通过反馈控制部26抑制的振动是以连接件11a、11b为支点的电梯门(轿厢门3和层站门)的摆式运动。这种振动由于从传动皮带体9到轿厢门3的驱动力的传递部从轿厢门3的重心远离而产生，特别在离支点较远的门下部被放大，由此使开闭动作的美观变差。此外，电梯门的重量影响该振动。

在电梯门的振动中，一次振动模式是支配性的，该一次振动模式的模型能够表现成左右的电梯门的质量和与传动皮带体9的刚性等价的弹簧要素的两端相连的二惯性系统简易模型。

图3是表示对图1的电梯门进行了二惯性系统简易模型化后的频率响应特性的曲线图。在图3中，为了简单，将控制系统仅设为比例增益，用近似频率和增益的关系而成的折线示出。此外，示出了谐振频率ωp、反谐振频率ωz、控制交叉频率ωc以及在低频带中增益与共振峰值的根相等的频率ωps。

此时，如图4所示，想抑制的振动模式的衰减比在频率ωps和反谐振频率ωz之间存在控制交叉频率ωc时变高。即，在图3中，在反谐振频率ωz的反共振等级(notch)和谐振频率ωp的共振峰值隔着0db而处于上下时，能够得到较高的振动抑制效果。

衰减比最大的控制交叉频率ωc能够近似成

即，能够根据反谐振频率ωz和谐振频率ωp进行确定。

如前所述，反馈控制部26的比例增益和积分增益这样的控制常数根据控制交叉频率ωc和门重量数据确定，但是为了得到最大的衰减比不一定需要使用上述的近似式。例如，能够期待通过设计成控制交叉频率ωc处于频率ωps和反谐振频率ωz之间来得到比较高的衰减比。此外，即使仅使用反谐振频率ωz来确定控制交叉频率ωc，也能够设计具有不是最大但较高的振动抑制效果的反馈控制部26。

反谐振频率ωz和谐振频率ωp能够通过测量向门电动机10的输入即转矩指令值、和旋转传感器30的输出即电动机实际速度这两者，并对它们的测定结果实施适当的信号处理来求出。例如，仅将包括反谐振频率ωz和谐振频率ωp的频带的扫描正弦波的转矩指令值作为输入，将能够从旋转传感器30得到的速度信息作为输出时，能够根据该输入输出关系得到门装置的频率响应特性，从而能够测量反谐振频率ωz和谐振频率ωp。

此外，如果给出图5所示那样的恒定大小的扫描正弦波作为输入，则还能够将图6所示的输出中的、与最小的输出值对应的时间中的输入的频率作为反谐振频率ωz，将与最大的输出值对应的时间中的输入的频率作为谐振频率ωp。

反谐振频率ωz和谐振频率ωp还可以使用按照各楼层事先测量的、或通过通常的门开关动作产生的电动机转矩指令值在通常驱动时进行测量。测量出的反谐振频率ωz和谐振频率ωp存储在楼层数据存储部22中。由此，能够确定基于具有适于各楼层的层站门的振动抑制性能的衰减比的、反馈控制部26的控制交叉频率ωc，由此提高振动抑制效果。

图7是表示使用实施方式1的门控制装置12打开电梯门时的速度指令和门下部速度的时间变化的曲线图，图8是表示使用以往的门控制装置打开电梯门时的速度指令和门下部速度的时间变化的曲线图。图7和图8均示出了用容易产生振动的重门的高速驱动方式开门时的情况。

比较图7和图8可知，通过使用实施方式1的门控制装置12，相对于速度指令抑制了电梯门的振动。即，使用前馈控制部23和反馈控制部26，并且通过与存储在楼层数据存储部22中的各楼层的电梯门相关的参数相互独立地调整控制部23、26，由此能够按照每个楼层兼顾较高的振动抑制性能和速度跟随性能。结果，即使在较重的电梯门的高速开闭时，电梯门的开闭速度也能够相对于目标值保持较高的跟随性能，同时还能够有效抑制电梯门的振动，从而给乘客提供舒适性。

此外，按照每个楼层将相对于在门开闭时产生的目标振动模式的控制系统的衰减比提到最高，由此能够按照每个楼层得到最高的振动抑制效果。

此外，通过对电梯门进行励振而不修改门设备，能够在安装时或通常的门开闭动作时测定反谐振频率ωz和谐振频率ωp。

此外，通过补偿每个楼层的已知外力的影响，能够进一步提高速度跟随性能。

实施方式2

接着，对本发明的实施方式2进行说明。在实施方式2中，不根据测量值鉴定用于确定反馈控制部26的控制交叉频率ωc的反谐振频率ωz和谐振频率ωp，而是根据电梯门的各楼层的设备参数进行估计。其他结构与实施方式1相同。

电梯门的振动、即摆式运动的等价旋转弹簧刚性依赖于吊架滚轮6的刚性和设置在一个门吊架5上的吊架滚轮6的间隔。具体而言，吊架滚轮6的刚性越高、吊架滚轮6的间隔越大，电梯门越难振动。

反谐振频率ωz能够通过相对于摆式运动的支点的电梯门的惯性、电梯门的重量、吊架滚轮6的刚性、吊架滚轮6的间隔和传动皮带体9的刚性进行近似。在这些参数中，按照每个楼层不同的是电梯门的重量、以及根据重量和门尺寸推导的惯性。由此，通过在楼层数据存储部22中预先存储每个楼层的电梯门的重量和门尺寸，并从楼层数据存储部22提取该楼层的参数，由此能够估计反谐振频率ωz。

谐振频率ωp能够对反谐振频率ωz加上必要的参数，根据左右的电梯门的惯性比进行近似。由此，在楼层数据存储部22中预先存储每个楼层的轿厢门3重量与层站门重量的重量比、和门尺寸，并从楼层数据存储部22提取该楼层的参数，由此能够估计谐振频率ωp。

门尺寸的参数根据一般的出入口宽度和出入口高度给出。但是，出入口宽度也可以置换成电梯门的水平方向长度、吊架滚轮6的间隔、导轨2的长度或门吊架5的水平方向长度等。同样地，出入口高度也可以置换成电梯门的上下方向尺寸、或门吊架5的上下方向尺寸等。此外，作为每个楼层的电梯门的重量，能够使用轿厢门3的重量、层站门的重量以及轿厢门3与层站门的总重量中的至少任意一个。

由此，通过根据电梯门的每个楼层的参数确定反馈控制部26的控制交叉频率ωc，能够得到具有图7所示那样的较高的振动抑制效果的门控制装置12。

Claims

1.一种电梯的门控制装置，上述电梯的门控制装置具有：

楼层数据存储部，其存储与每个楼层的电梯门相关的参数；

前馈控制部，其被输入针对上述电梯门的速度指令，使用第一传递函数生成用于指定相对于上述速度指令的跟随性能的第一输出，并且，使用第二传递函数和上述参数生成用于指定相对于上述速度指令的跟随性能的第二输出；以及

反馈控制部，其根据上述第一输出、与门电动机的实际速度相关的信息、以及上述参数，生成用于校正上述门电动机相对于上述速度指令的旋转误差的输出，

其中，上述电梯的门控制装置根据上述第二输出与来自上述反馈控制部的输出之和，生成针对上述门电动机的转矩指令。

2.根据权利要求1所述的电梯的门控制装置，其中，作为由上述反馈控制部使用的上述参数，在上述楼层数据存储部中存储有上述电梯门的振动的谐振频率和反谐振频率的至少任意一方、以及与上述电梯门的重量相关的数据。

3.根据权利要求2所述的电梯的门控制装置，其中，上述谐振频率和上述反谐振频率的至少任意一方，是根据与上述转矩指令相关的值和与上述门电动机的实际速度相关的信息自动估计出并存储在上述楼层数据存储部中的。

4.根据权利要求1所述的电梯的门控制装置，其中，作为由上述反馈控制部使用的上述参数，在上述楼层数据存储部中存储有与上述电梯门的尺寸相关的数据。

5.根据权利要求1所述的电梯的门控制装置，其中，作为由上述第二控制器使用的上述参数，在上述楼层数据存储部中存储有与上述电梯门的重量相关的数据。

6.根据权利要求1所述的电梯的门控制装置，上述电梯的门控制装置还具有转矩补偿部，上述转矩补偿部使用与作用于上述电梯门的已知外力相关的信息和上述参数，生成用于校正上述转矩指令的信号，

上述电梯的门控制装置根据上述第二输出、来自上述反馈控制部的输出以及来自上述转矩补偿部的输出之和，生成上述转矩指令。