CN102209677B - 电梯控制装置 - Google Patents

Abstract

一种使用模型运算部进行速度控制的电梯控制装置，能够通过预测控制对象的惯量值，实现追随性良好的控制。电梯控制装置(110)具有惯量误差预测部(80A)。第1运算部(81a)根据电梯的轿厢的加加速状态和匀加速状态连续的期间中的模型速度(ω_A)与实际速度(ω_M)之间的速度偏差的积分运算，计算收敛之前的惯量误差(中间值)，并输出给第2运算部(82a)。第2运算部(82a)根据从第1运算部(81)输出的所述中间值，预测收敛之后的惯量误差。参数校正部(90)根据由第2运算部(82a)预测到的收敛之后的惯量误差，对在模型运算部(30)预先设定的惯量值(J_A)进行校正。

Description

电梯控制装置

技术领域

本发明涉及电梯控制装置，尤其涉及在具有模型运算部的速度控制中进行控制对象的惯量计算的电梯控制装置。

背景技术

图9是表示过去的普通电梯的概况的图。在图9中具有商用电源310、用于使人和货物升降的轿厢350、重量与轿厢和搬运物品的重量平衡的对重360、提供用于驱动动力装置的电力的逆变器330、从商用电源向逆变器提供电力的变换器320、控制逆变器330、变换器320、动力装置301等的电梯控制装置340等。

过去进行控制对象的惯量计算的电梯控制装置如专利文献1所述具有速度指令输入单元、模型运算部、速度检测器、补偿运算部、转矩指令计算部、转矩控制器和惯量计算器。并且，在轿厢加速运转时，利用下式（A）计算控制对象的惯量。

[数式1]

$J_M=T_{\mathrm{\α}}\frac{1}{\mathrm{\α}}\frac{D}{2}\frac{1}{\mathrm{KL}}\·\·\·\left(A\right)$

（J_M：控制对象的惯量，T_α：电梯的轿厢加速所需要的转矩，D：绳轮系数，KL：卷绕系数）

即，在专利文献1中，使用式（A）这样的力的平衡式，在轿厢加速时及匀速时计算控制对象的惯量，使模型运算部、补偿运算部反映其结果。由此，能够实现追随性良好的控制。

专利文献1：日本特开2003－128352号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的电梯控制装置中，在轿厢的加速度恒定，上述式（A）成立的通常状态下，能够计算准确的惯量。但是，由于加速时间较短，反馈不能完全收敛，加速度不恒定，因此，在上述力的平衡式（A）不成立的过渡状态下，不能计算准确的惯量。因此，在想要在速度较慢的电梯中计算惯量的情况下，存在必须进行几次识别来减小误差，或者延长加速时间来使加速度收敛的问题。

另外，在专利文献1的电梯控制装置中，在轿厢的加速度恒定，上述式（A）成立的通常状态下，能够计算准确的惯量。但是，在匀加速时间几乎不存在的情况下，例如，在惯量误差过大而导致控制系统发散并在加加速中停止的情况下，或者在速度非常慢而成为匀加加速～匀加减速的速度模式的手动运转时的情况下，存在不能进行惯量的计算这样的问题。

本发明的目的在于，提供一种追随性良好的电梯控制装置，即使在轿厢的加速度收敛之前的过渡响应中，也能够计算惯量误差的收敛率，从而迅速计算更准确的惯量，将计算出的准确的惯量用于通常运转中。并且，本发明的目的在于，提供一种追随性良好的电梯控制装置，即使在不能进行匀加速的状况下，也能够计算控制对象的惯量，将计算出的准确的惯量用于通常运转中。

即，在专利文献1中，在加速时间较短（即匀速较慢）的情况下，由于反馈不收敛，惯量误差不收敛，因而不能得到准确的惯量。因此，与控制参数采用准确的惯量时相比，存在控制性能变差，追随性变差这样的问题。因此，本发明的目的在于，提供一种电梯控制装置，在加速时间较短的情况下也能够求出更准确的惯量。

用于解决课题的手段

本发明的电梯控制装置将电梯作为控制对象进行控制，其特征在于，该电梯控制装置具有：

模型运算部，其被输入针对设于所述电梯的电动机的速度指令，使用预先设定的惯量值进行运算而求出对所述控制对象假设的模型速度和模型转矩，以使模型速度追随所述速度指令；

速度检测器，其检测所述电动机的实际旋转速度即实际速度；

补偿运算部，其使用由所述模型运算部计算出的所述模型速度与由所述速度检测器检测到的所述实际速度之间的速度偏差、和预定的多个参数，运算误差补偿转矩；

转矩指令计算部，其根据由所述模型运算部计算出的所述模型转矩和由所述补偿运算部计算出的所述误差补偿转矩，计算转矩指令；

转矩控制器，其控制并驱动所述电动机，以使所述电动机的产生转矩与由所述转矩指令计算部计算出的所述转矩指令一致；

惯量误差预测部，其根据由所述模型运算部计算出的所述模型速度与由所述速度检测器检测到的所述实际速度之间的速度偏差，计算表示收敛于收敛值之前的惯量误差的中间值，根据计算出的所述中间值来预测所述收敛值即收敛之后的惯量误差，其中，该惯量误差是所述设定的惯量值相对于实际惯量值的误差；以及

参数校正部，其使用由所述惯量误差预测部预测到的所述收敛之后的惯量误差，对由所述模型运算部使用的所述预先设定的惯量值进行校正。

所述电梯控制装置的特征在于，所述惯量误差预测部具有：

第1运算部，其根据所述电梯的轿厢的加加速状态和匀加速状态连续的期间中的所述速度偏差的积分运算，计算所述中间值；以及

第2运算部，其根据由所述第1运算部计算出的所述中间值，预测所述收敛之后的惯量误差。

所述电梯控制装置的特征在于，所述第2运算部通过使用逆拉普拉斯变换，计算与由所述第1运算部计算出的所述中间值相对于应该收敛的惯量误差的值的比率相当的比率相当值，根据所述中间值和所述比率相当值来预测所述收敛之后的惯量误差。

本发明的电梯控制装置将电梯作为控制对象进行控制，其特征在于，该电梯控制装置具有：

模型运算部，其被输入针对设于所述电梯的电动机的速度指令，使用预先设定的惯量值进行运算而求出对所述控制对象假设的模型速度和模型转矩，以使模型速度追随所述速度指令；

速度检测器，其检测所述电动机的实际旋转速度即实际速度；

补偿运算部，其使用由所述模型运算部计算出的所述模型速度与由所述速度检测器检测到的所述实际速度的速度偏差、和预定的多个参数，运算误差补偿转矩；

转矩指令计算部，其根据由所述模型运算部计算出的所述模型转矩和由所述补偿运算部计算出的所述误差补偿转矩，计算转矩指令；

转矩控制器，其控制并驱动所述电动机，以使所述电动机的产生转矩与由所述转矩指令计算部计算出的所述转矩指令一致；

惯量误差预测部，其根据所述电梯的轿厢的加加速状态的期间中的速度偏差，预测收敛于收敛值之后的惯量误差，其中，该速度偏差是由所述模型运算部计算出的所述模型速度与由所述速度检测器检测到的所述实际速度之间的速度偏差，该惯量误差是所述设定的惯量值相对于实际惯量值的误差；以及

参数校正部，其使用由所述惯量误差预测部预测到的所述收敛之后的惯量误差，对由所述模型运算部使用的所述预先设定的惯量值进行校正。

所述电梯控制装置的特征在于，所述惯量误差预测部对加加速状态的期间中的所述速度偏差适用最终值定理，由此预测收敛于收敛值之后的惯量误差。

所述电梯控制装置的特征在于，所述惯量误差预测部对加加速状态的期间中的所述速度偏差适用逆拉普拉斯变换，由此预测收敛于收敛值之后的惯量误差。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种追随性良好的电梯控制装置，即使在轿厢的加速度收敛之前的过渡响应中，或者轿厢不能进行匀加速的状况下，也能够计算准确的惯量，并使用计算出的惯量。

附图说明

图1是表示实施方式1的电梯控制装置110的结构的框图。

图2是表示实施方式1的电梯控制装置110的具体结构的图。

图3是说明实施方式1的第1运算部81a、第2运算部82a的动作的图。

图4是表示实施方式1的电梯的速度指令值的图。

图5是表示实施方式2的电梯控制装置120的结构的框图。

图6是表示实施方式2的电梯控制装置120的具体结构的图。

图7是表示实施方式3的电梯控制装置130的结构的框图。

图8是表示实施方式3的电梯控制装置130的具体结构的图。

图9是表示现有技术的图。

标号说明

E速度偏差；ω_M实际速度；ω_A模型速度；τ_L干扰转矩；q_A模型转矩；q_c误差补偿转矩；q_r转矩指令；1加加速；2加速；3匀速；4速度指令值；10速度指令输入部；20参数设定部；30模型运算部；40速度检测器；50补偿运算部；60转矩指令计算部；70转矩控制器；80惯量误差预测部；81第1运算部；82第2运算部；90参数校正部；95动力装置；110、120、130电梯控制装置；200控制对象；301曳引机；302速度检测器；303实际速度；310商用电源；320变换器；330逆变器；340控制器；350轿厢；360对重。

具体实施方式

实施方式1

使用图1～图4说明实施方式1的电梯控制装置110。本实施方式1涉及电梯控制装置110，即使在轿厢的加速度收敛之前的过渡响应中，也能够通过计算其收敛率（后面叙述的E_S（t）），迅速计算更准确的惯量，使电梯轿厢以良好的追随性运转。本实施方式1的电梯控制装置110的特征在于惯量误差预测部80A，尤其在于惯量误差预测部80A的第2运算部82a。第2运算部82a具有从第1运算部81a接收收敛之前的中间惯量误差，并预测收敛之后的惯量误差的功能。另外，实施方式1中的“过渡响应中”或者“过渡状态”不仅指加加速时，而且也指在匀加速中反馈收敛之前。

图1是表示实施方式1的电梯控制装置110的结构的框图。图2是表示实施方式1的电梯控制装置110的具体结构的图。

如图1所示，电梯控制装置110具有速度指令输入部10、参数设定部20、模型运算部30、速度检测器40、补偿运算部50、转矩指令计算部60、转矩控制器70、惯量误差预测部80A和参数校正部90。惯量误差预测部80A具有第1运算部81a和第2运算部82a。转矩控制器70控制动力装置95，速度检测器40检测动力装置95的实际速度ω_M。

对图2进行说明。在图2中没有示出图1所示的参数设定部20。

在图2中，控制对象200在内部具有动力装置95、控制该动力装置的转矩的转矩控制器70、检测该动力装置的速度的速度检测器40、作为负荷的机械系统201和施加给控制对象的干扰转矩τ_L202。

（1）速度指令输入部10输入针对设于控制对象即电梯的动力装置（电动机）的速度指令。

（2）参数设定部20根据在所述模型运算部预先假设的惯量值，设定在运算中使用的参数。

（3）模型运算部30根据预先假设的惯量值JA，运算并输出使控制对象200追随速度指令ω_ref所需要的转矩q_A（有时表示为模型转矩q_A）、以及在输入了该转矩q_A的情况下对控制对象200假设的速度ω_A（有时表示为模型速度ω_A）。即，模型运算部30运算并求出对控制对象假设的模型速度ω_A和模型转矩q_A，以使模型速度ω_A追随速度指令ω_ref。

（4）速度检测器40检测上述动力装置（电动机）的旋转速度即实际速度。

（5）补偿运算部50根据模型速度ω_A与实际速度ω_M的差值，运算误差补偿转矩q_c。即，补偿运算部50向假设的速度ω_A与实际速度ω_M之间的速度偏差E及其积分值乘以设定的比例增益K_sp2及积分增益K_si2，输出补偿值（误差补偿转矩q_c）。

（6）转矩指令计算部60根据模型转矩q_A和误差补偿转矩q_c计算转矩指令q_r。即，转矩指令计算部60从模型运算部30输入转矩q_A，从补偿运算部50输入误差补偿转矩q_c，确定输入到控制对象的指令转矩q_r。

（7）转矩控制器70进行控制以使动力装置95（电动机）的产生转矩与转矩指令qr一致，驱动动力装置95。

（8）惯量误差预测部80A的第1运算部81a根据假设的速度ω_A与控制对象200的实际速度ω_M之间的偏差E的积分值，输出假设的惯量J_A与实际的惯量J_M的误差（后面叙述的ΔJ_M）。第2运算部82a从第1运算部81a输入收敛之前的数据，并计算惯量误差ΔJ_M的收敛预测值。

（9）参数校正部90根据第2运算部82a的输出，对模型运算部30使用的假设惯量J_A以及补偿运算部50的增益K_sp2、K_si2进行校正。

（动作的概况）

参照图2说明动作的概况。首先，控制对象被输入转矩指令q_r，在内部由转矩控制器70对电动机的转矩进行控制，以使与输入的转矩指令q_r一致。由此，驱动电动机及作为负荷的机械系统，此外，由速度检测器40检测电动机的实际速度ω_M并输出到外部。即，有时将从转矩指令q_r到实际速度ω_M的传递特性记述为G（s）。

（1）首先，参数设定部20根据在模型运算部30预先假设的惯量值J_A，对模型运算部30、补偿运算部50设定在运算中使用的参数（J_A、K_sp1等）。

（2）速度指令输入部10向模型运算部30输入针对设于控制对象即电梯的动力装置95（电动机）的速度指令ω_ref。

（3）模型运算部30在从速度指令输入部10输入速度指令ω_ref后，运算对控制对象假设的模型速度ω_A和模型转矩q_A，以使模型速度ω_A追随速度指令ω_ref，输出模型转矩q_A、模型速度ω_A。

（4）速度检测器40检测并输出动力装置95的实际速度ω_M。

（5）补偿运算部50从模型运算部30输入模型速度ω_A，并且，从速度检测器40输入实际速度ω_M，根据模型速度ω_A与实际速度ω_M之间的偏差E，运算并输出误差补偿转矩q_c。具体地讲，比例控制器51输出向模型速度ω_A与实际速度ω_M之间的偏差E乘以预先设定的比例增益K_sp2得到的信号，并且，积分控制器52输出向模型速度ω_A与实际速度ω_M之间的偏差E乘以预先设定的积分增益K_si2得到的信号。将比例控制器51的输出与积分控制器52的输出之和设为误差补偿转矩q_c。即，执行PI（比例积分）运算。

（6）转矩指令计算部60从模型运算部30输入模型转矩q_A，从补偿运算部50输入误差补偿转矩q_c，根据模型转矩q_A和误差补偿转矩q_c计算并输出转矩指令q_r。即，转矩指令计算部60将由模型运算部30运算出的模型转矩q_A与误差补偿转矩q_c之和作为转矩指令q_r，输入到控制对象。根据该转矩指令q_r来驱动控制对象的机械系统。

（7）转矩控制器70从转矩指令计算部60输入转矩指令q_r，进行控制以使动力装置95的产生转矩与转矩指令q_r一致，驱动动力装置95。

（8）第1运算部81a输入由模型运算部30计算出的模型速度ω_A，并且，输入由速度检测器40检测到的实际速度ω_M，根据模型速度ω_A与实际速度ω_M之间的速度偏差E，计算表示收敛于收敛值之前的惯量误差ΔJ_M的中间值，该惯量误差是设定的惯量值J_A相对于实际的惯量值J_M的误差。第2运算部82a根据计算出的中间值，预测收敛值即收敛之后的惯量误差。关于第1运算部81a、第2运算部82a的具体动作将在后面详细说明。

（9）参数校正部使用由第2运算部82a预测到的收敛之后的惯量误差，对包括由模型运算部30使用的已设定的惯量值在内的多个参数、以及由补偿运算部50使用的预定的多个参数进行校正。

（由第1运算部81a进行的处理：从速度输入到速度偏差的传递函数）

下面说明第1运算部81a的动作。第1运算部81a从速度检测器40输入实际速度ω_M，从模型运算部30输入模型速度ω_A，使用实际速度ω_M和模型速度ω_A进行运算。在图2中，从电梯应该追随的速度指令ω_ref到曳引机（动力装置95）的假设的模型速度ω_A、实际速度ω_M的传递函数如下式（1）、（2）所示。假设的模型速度ω_A如式（1）所示。

[数式2]

${\mathrm{\ω}}_A=\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_{A^S}+K_{\mathrm{sp}1}}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}\·\·\·\left(1\right)$

并且，实际速度ω_M如式（2）所示。

[数式3]

${\mathrm{\ω}}_M=\frac{J_A{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_{A}s+K_{\mathrm{sp}1}}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}+\frac{s}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\τ}}_L\·\·\·\left(2\right)$

在此，如果导入模型惯量J_A（假设的惯量）与实际的惯量J_M的误差ΔJ_M，则它们的关系利用下式（3）表示。

[数式4]

J_M=J_A-ΔJ_M   …(3)

模型速度ω_A与实际速度ω_M之间的速度偏差E如下式（4）所示。

[数式5]

$E={\mathrm{\ω}}_M-{\mathrm{\ω}}_A$

$=\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M{s}^2}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_{A}s+K_{\mathrm{sp}1}}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}+\frac{s}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\τ}}_L\·\·\·\left(4\right)$

（由第1运算部81a进行的惯量误差的识别方法）

在将输入设为匀速输入（ω_ref＝v[m/s]）的情况下，根据最终值定理，速度偏差E的积分值如下式（5）所示。

[数式6]

$\underset{s\→0}{\lim }s\frac{1}{s}E\left(s\right){|}_{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}=\frac{v}{s}}$

$=\underset{s\→0}{\lim }(\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M{s}^2}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_{A}s+K_{\mathrm{sp}1}}\frac{v}{s}+\frac{s}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\τ}}_L)\·\·\·\left(5\right)$

$=\underset{s\→0}{\lim }\frac{s}{K_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\τ}}_L$

根据式（5），在干扰τ_L是恒定值K_L的情况下，速度偏差E的积分值根据“τ_L→K_L/s”收敛于K_L/K_Si2。因此，通过在匀速时观测速度偏差E，能够对干扰τ_L的值进行识别。并且，施加了匀加速度输入（ω_ref＝αt[m/s²]）时的通常偏差的积分，根据最终值定理如下式（6）所示。

[数式7]

$\underset{s\→0}{\lim }s\frac{1}{s}E\left(s\right){|}_{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}=\frac{\mathrm{\α}}{2_s}}$

$=\underset{s\→0}{\lim }(\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M{s}^2}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_{A}s+K_{\mathrm{sp}1}}\frac{\mathrm{\α}}{2_s}+\frac{s}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\τ}}_L)\·\·\·\left(6\right)$

$=\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M\mathrm{\α}}{K_{\mathrm{si}2}}+\underset{s\→0}{\lim }\frac{s}{K_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\τ}}_L$

根据式（6），在干扰τ_L是恒定值K_L的情况下，速度偏差E的积分的最终值收敛于恒定的值，该值如下式（B）所示。

[数式8]

$\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M\mathrm{\α}}{K_{\mathrm{si}2}}+\frac{{\mathrm{\τ}}_L}{K_{\mathrm{si}2}}\·\·\·\left(B\right)$

根据式（5）能够在匀速的输入途中对干扰的值τ_L进行识别，其它参数（积分增益K_Si2、指令速度α）是已知的。根据以上所述，第1运算部81a在电梯轿厢加速过程中观测模型运算部30的模型速度ω_A与由速度检测器40检测到的实际速度ω_M之间的速度偏差E，并运算其积分值，由此能够对惯量误差ΔJ_M进行识别。并且，通过观测匀速时的速度偏差E，能够将恒定干扰的值τ_L固定。

（由第2运算部82a进行的惯量误差的收敛值的预测方法）

以上叙述了由第1运算部81a计算出的惯量误差ΔJ_M最终收敛于某个值的情况。下面，说明利用第2运算部82a根据收敛之前的过渡响应来预测惯量的收敛值的方法。

将ω_ref设为匀加加速度输入（t＝t1时的加速度达到α的加加速度）时，速度偏差E的积分值如下式（7）所示。

[数式9]

$\frac{E}{s}{|}_{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}=\frac{\mathrm{\α}}{3_{t_{1}s}}}=\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_{A}s+K_{\mathrm{sp}1}}\frac{\mathrm{\α}}{t_1{s}^2}+\frac{1}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\τ}}_L\·\·\·\left(7\right)$

如果将上式（7）的各个系数设为b₁～b₅，则在干扰τ_L为恒定值时，关于速度偏差E的积分值的时间响应，对式（7）进行逆拉普拉斯变换，得到下式（8）。

[数式10]

$L^{-1}\frac{1}{s}E{|}_{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}=\frac{\mathrm{\α}}{3_{t_{1}s}}}=b_1{e}^{-s_{1}t}+b_2{e}^{-s_{2}t}+b_3{e}^{-s_{3}t}+b_{4}t+b_5\·\·\·\left(8\right)$

将式（8）的右边设为f（t），以便在后面说明的数式中使用。在式（8）中，s₁、s₂、s₃是从速度指令输入ω_ref到速度偏差E的传递函数的根。在计算该根时，需要实际的控制对象的惯量J_M，但在使用预先设定的惯量J_A时，收敛率没有较大差异。因此，能够使用J_A代替J_M来进行计算。在此，电梯使用的匀加加速～匀加速输入的拉普拉斯变换由下式（9）给出。

[数式11]

$L\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}\right)=L(\∫\frac{\mathrm{\α}}{t_1}t-\frac{\mathrm{\α}}{t_1}(t-t_1)u(t-t_1)\mathrm{dt})=\frac{\mathrm{\α}}{t_1{s}^3}(1-e^{-t_{1}s})\·\·\·\left(9\right)$

根据以上所述，能够将施加匀加加速～匀加速输入时的、速度偏差E的积分的时间响应表示为下式（10）。

[数式12]

$L^{-1}\left(\frac{1}{s}E{|}_{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}=\frac{\mathrm{\α}}{3_{t_{1}s}}(1-e^{-t_{1}s})}\right)=f\left(t\right)-u(t-t_1)f(t-t_1)\·\·\·\left(10\right)$

$=b_1(1-e^{s_1{t}_1})e^{-s_{1}t}+b_2(1-e^{s_2{t}_1})e^{-s_{2}t}+b_3(1-e^{s_3{t}_1})e^{-s_{3}t}+b_4{t}_1$

根据式（10）可知，速度偏差E的积分值与时间一起收敛，其值是b₄t₁。当然，如果计算式（10）中的b₄t₁，则与式（6）中的收敛值（下式（C））相等。

[数式13]

$\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M\mathrm{\α}}{K_{\mathrm{si}2}}+\frac{{\mathrm{\τ}}_L}{K_{\mathrm{si}2}}\·\·\·\left(C\right)$

根据以上所述可知，由于能够计算电梯在被施加“加加速～加速时输入”时的任意时间中的惯量误差的过渡响应，因而通过观测收敛之前的速度偏差的积分值，能够求出收敛之后的惯量误差的值。具体地讲，第2运算部82a根据下式（11）计算（预测）电梯的惯量J_M。如果将由第1运算部81a计算出的“加加速～匀加速时”的速度偏差的积分值设为E_S（t），将由第1运算部81a计算出的在匀速时测定的干扰的值设为τ_L，则实际的惯量J_M如下式（11）所示。

[数式14]

$J_M=(\frac{E_s\left(t\right)}{b_1(1-e^{s_1{t}_1})e^{-s_{1}t}+b_2(1-e^{s_2{t}_1})e^{-s_{2}t}+b_3(1-e^{s_3{t}_1})e^{-s_{3}t}+b_4{t}_1}{b}_4{t}_1{K}_{\mathrm{si}2}-{\mathrm{\τ}}_L)\frac{1}{\mathrm{\α}}+J_A$

                                                                …(11)

参照图3来说明第1运算部81a、第2运算部82a。图3的（a）是表示惯量误差的收敛状况的图。在图3的（a）中，横轴表示时间，纵轴表示惯量误差。图3的（b）表示速度线图。在图3的（b）中，横轴表示时间，纵轴表示电梯的速度。如图3的（a）所示，惯量误差随着时间的经过收敛于某个值，但第1运算部81a计算收敛之前的中间的惯量误差ΔJ_M（收敛之前）。在这种情况下，收敛之前的中间的惯量误差ΔJ_M（收敛之前）是指加加速～匀加速时的速度偏差的积分值E_S（t）。第1运算部81a计算图3的（a）中的“惯量误差ΔJ_M（收敛之前）＝积分值E_S（t）”。第2运算部82a求出与中间的惯量误差“ΔJ_M（收敛之前）”相对于应该收敛的惯量误差“ΔJ_M（收敛之后）”的比率相当的f（s）（比率相当值）。其中，f（s）是式（10）右边的算式。第2运算部82a使用式（10）的结果，按照式（11）所示，将与收敛之前的中间的惯量误差的中间值相当的“速度偏差的积分值E_S（t）”，除以该中间值（E_S（t））相对于应该收敛的惯量误差ΔJ_M（收敛之后）的比率f（s），由此计算（预测）收敛值即惯量误差ΔJ_M（收敛之后）。

如上所述，第2运算部82a通过使用逆拉普拉斯变换，按照预定的计算步骤计算（式（10））式（10）所示的与中间值相对于应该收敛的惯量误差ΔJ_M（收敛之后）的值的比率相当的比率相当值f（s），按照式（11），根据中间值ΔJ_M（收敛之前）和比率相当值f（s），计算（预测）收敛之后的惯量误差ΔJ_M（收敛之后）。

（计算控制对象的惯量的步骤）

参照图4说明计算控制对象的惯量的步骤。图4是表示速度指令值4的曲线图。横轴表示时间t，纵轴表示速度V。速度指令值如图4所示具有作为加加速的期间的区域1、作为匀加速的期间的区域2、和作为匀速的期间的区域3。

（1）在轿厢按照图4所示的速度指令进行运转的情况下，能够从第1运算部81a、第2运算部82a的运算结果得到控制对象的惯量。即，首先利用由参数设定部20预先设定的参数，使“轿厢”按照图4所示的时间、速度行进。并且，此时能够根据第1运算部81a、第2运算部82a的运算结果得到控制对象的惯量。

（2）第2运算部82a对于“匀加加速的区域1～匀加速时的区域2”，利用从第1运算部81a接收的速度偏差的积分值，计算包括干扰的惯量误差。

（3）第1运算部81a对于恒定行进中的区域3计算相当于干扰的量。然后，从包括干扰的惯量误差中去除相当于干扰的量，得到控制对象的惯量。

如上所述，实施方式1的电梯控制装置110具有惯量误差预测部80A，该惯量误差预测部80A根据中间的惯量误差预测收敛之后的惯量误差，因而即使在背景技术的式（A）不成立的过渡状态下，也能够计算准确的惯量误差。由此，能够提供追随性良好的电梯控制装置110。

如上所述，实施方式1的电梯控制装置110具有第2运算部82a，该第2运算部82a从第1运算部81a接收中间的惯量误差（相当于惯量误差的E_S（t）），预测收敛之后的惯量误差，第1运算部81a根据速度偏差的积分运算来计算收敛之前的中间的惯量误差，因而即使在背景技术的式（A）不成立的过渡状态下，也能够计算准确的惯量误差。由此，能够提供追随性良好的电梯控制装置110。

实施方式2

参照图5、图6说明实施方式2的电梯控制装置120。相对于实施方式1的电梯控制装置110的不同之处是，实施方式2的电梯控制装置120的惯量误差预测部80B只具有一个第1运算部81b，第1运算部81b在加加速的区域1（图4）中预测惯量误差。图5是表示电梯控制装置120的结构的框图，对应于图1。图5相对于图1的不同之处是，惯量误差预测部80B只具有第1运算部81b。图6是表示电梯控制装置120的具体结构的图，对应于图2。图6相对于图2的不同之处是，惯量误差预测部80B只具有第1运算部81b。第1运算部81b根据模型速度ω_A和实际速度ω_M，计算假设的惯量J_A与实际的惯量J_M的误差，在匀加加速时的期间中结束惯量识别值的计算。

（从速度指令ω_ref的输入到速度偏差E的传递函数）

对第1运算部81b的动作进行说明。第1运算部81b从速度检测器40输入实际速度ω_M，从模型运算部30输入模型速度ω_A，并运算惯量误差。在图6中，从电梯应该追随的速度指令ω_ref到曳引机（动力装置95）的假设的模型速度ω_A、实际速度ω_M的传递函数如下所述。即，假设的速度ω_A与实施方式1的式（1）相同。实际的速度ω_M与实施方式1的式（2）相同。并且，在导入了模型惯量J_A与实际的惯量J_M的误差ΔJ_M时，它们之间的关系式与实施方式1的式（3）相同。并且，速度偏差E与实施方式1的式（4）相同。

然后，前述的式（4）根据最终值定理成为下面的式（21）。

[数式15]

$\underset{s\→0}{\lim }\mathrm{sE}\left(s\right){|}_{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}=\frac{\mathrm{\α}}{3_{t_{1}s}}}$

$=\underset{s\→0}{\lim }(\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_{A}s+K_{\mathrm{sp}1}}\frac{\mathrm{\α}}{t_1}+\frac{s^2}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\τ}}_L)\·\·\·\left(12\right)$

$=\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M\mathrm{\α}}{K_{\mathrm{si}2}{t}_1}+\underset{s\→0}{\lim }\frac{s^2}{K_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\τ}}_L$

根据式（21），如果干扰τ_L是恒定值，则速度偏差收敛于某个值，该值如下面的式（22）所示。

[数式16]

$\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M\mathrm{\α}}{t_1{K}_{\mathrm{si}2}}\·\·\·\left(22\right)$

根据该式（22），在匀加加速时观测速度偏差，由此能够对惯量误差ΔJ_M进行识别。

如上所述，惯量误差预测部80B对加加速状态的期间中的速度偏差E适用最终值定理，由此预测收敛于收敛值之后的惯量误差。

（控制对象的惯量计算步骤）

下面，示出在实施方式2的情况下计算控制对象的惯量的步骤。关于控制对象的惯量，首先，在利用由参数设定部预先设定的参数使轿厢按照图4（速度指令图）所示的时间、速度行进时，对于匀加加速的区域1，根据惯量误差运算部接收的速度偏差得到控制对象的惯量值。此时，从匀加速的区域2开始，即使实际上不能行进，惯量误差运算部也已经结束运算，能够对实际的惯量值进行识别，因而在由于某种原因不能进行加速而导致停止的情况下，也能够进行惯量识别。另外，该“控制对象的惯量计算步骤”同样适用于下面叙述的实施方式3。

如上所述，实施方式2的电梯控制装置120具有在加加速状态时对惯量值进行识别的第1运算部81b，因而能够计算准确的惯量误差。由此，能够提供追随性良好的电梯控制装置120。

实施方式3

参照图7、图8说明实施方式3的电梯控制装置130。已经说明了实施方式2的电梯控制装置120能够使用速度偏差E的最终值，对加加速的区域1中的惯量误差进行识别。但是，也要考虑在进行途中停止等惯量误差不充分收敛的情况。在这种情况下，能够通过另外设置预测惯量误差的收敛值的第2运算部82c，进行惯量识别。

图7是表示电梯控制装置130的结构的框图，其结构与图1相同，但在电梯控制装置110和电梯控制装置130中，第1运算部81a、第2运算部82a和第1运算部81c、第2运算部82c的处理内容不同，因而与图1不同地示出。并且，图8是对应于图2的图，但是基于与图7相同的理由，与图2不同地示出。

图7、图8是相对于图5、图6的电梯控制装置120增加了第2运算部的结构。

参照图8进行说明。在图8中，第1运算部81c根据模型速度ω_A与控制对象的实际速度ω_M之间的速度偏差E，输出假设的惯量J_A与实际的惯量J_M的差ΔJ_M。并且，第2运算部82c从第1运算部81c接收收敛之前的输出，计算惯量误差的收敛预测值。参数设定部90根据第2运算部82c的输出，对模型运算部30的假设惯量JA以及补偿运算部50的增益进行校正。

（速度偏差的过渡响应）

下面对动作进行说明。根据实施方式1所示的式（4），在匀加加速中输入（加加速度＝α/t1[m/s^3]）时的速度偏差E的过渡响应如下面的式（31）所示。

[数式17]

$E{|}_{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}=\frac{\mathrm{\α}}{3_{t_{1}s}}}=\frac{{\mathrm{\ΔJ}}_M}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_{A}s+K_{\mathrm{sp}1}}\frac{\mathrm{\α}}{t_{1}s}+\frac{s}{J_M{s}^2+K_{\mathrm{sp}2}s+K_{\mathrm{si}2}}\mathrm{\τ}$

$=\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M}{J_M}\frac{1}{(s+s_1)}\frac{1}{(s+s_2)}\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_A(s+s_3)}\frac{\mathrm{\α}}{t_{1}s}+\frac{s}{J_M}\frac{1}{(s+s_1)}\frac{1}{(s+s_2)}\mathrm{\τ}$

$=\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M{K}_{\mathrm{sp}1}\mathrm{\α}}{J_M{J}_A{t}_1}\frac{1}{(s+s_1)}{\left[\frac{1}{(s+s_2)}\frac{1}{(s+s_3)}\frac{1}{s}\right]}_{s=-s_1}$

$+\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M{K}_{\mathrm{sp}1}\mathrm{\α}}{J_M{J}_A{t}_1}\frac{1}{(s+s_2)}{\left[\frac{1}{(s+s_1)}\frac{1}{(s+s_3)}\frac{1}{s}\right]}_{s={-s}_2}$

$+\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M{K}_{\mathrm{sp}1}\mathrm{\α}}{J_M{J}_A{t}_1}\frac{1}{(s+s_3)}{\left[\frac{1}{(s+s_1)}\frac{1}{(s+s_2)}\frac{1}{s}\right]}_{s={-s}_3}$

$+\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M{K}_{\mathrm{sp}1}\mathrm{\α}}{J_M{J}_A{t}_1}\frac{1}{s}{\left[\frac{1}{(s+s_1)}\frac{1}{(s+s_2)}\frac{1}{(s+s_3)}\right]}_{s=0}$

$+\frac{s}{J_M}\frac{1}{(s+s_1)}\mathrm{\τ}{\left[\frac{1}{(s+s_2)}\right]}_{s=-s_1}+\frac{s}{J_M}\frac{1}{(s+s_2)}\mathrm{\τ}{\left[\frac{1}{(s+s_1)}\right]}_{s=-s_2}\·\·\·\left(31\right)$

其中，s₁～s₃是控制系统的极值。

下面的式（32）表示s₁～s₃。

[数式18]

$s_1,s_2,s_3=\frac{-K_{\mathrm{sp}2}\±\sqrt{{K_{\mathrm{sp}2}}^2-4J_M{K}_{\mathrm{si}2}}}{2J_M},-\frac{K_{\mathrm{sp}1}}{J_A}\·\·\·\left(32\right)$

在对式（31）进行逆拉普拉斯变换，修改成时间区域的算式时，得到下面的式（33）。

[数式19]

$L^{-1}E{|}_{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}=\frac{\mathrm{\α}}{3_{t_{1}s}}}=a_1{e}^{-s_{1}t}+a_2{e}^{-s_{2}t}+a_3{e}^{-s_{3}t}+a_{4}u\left(t\right)+\frac{d}{\mathrm{dt}}\left(b_1{e}^{-s_{1}t}\mathrm{\τ}\left(t\right)\right)+\frac{d}{\mathrm{dt}}\left(b_2{e}^{-s_{2}t}\mathrm{\τ}\left(t\right)\right)$

                                                                  …(33)

其中，在式（33）中，a₁～a₄、b₁～b₂表示式（31）的系数，u（t）表示单位迭代函数。

为了求出s₁～s₃，需要实际的惯量值J_M。但是，即使使用在求出收敛率时假设的惯量值J_A，也不出现较大的差异，因此能够使用J_A代替J_M来计算式（33）的收敛率。并且，a₁～a₄是已知的，如果干扰T_L的影响是恒定值，则以大致相同的收敛率收敛于0，因而能够使用式（33）计算速度偏差E的时间响应的收敛率ζ。

收敛值如下式（34）所示。

[数式20]

$a4=\frac{\mathrm{\Δ}{J}_M\mathrm{\α}}{t_1{K}_{\mathrm{si}2}}\·\·\·\left(34\right)$

因此，如果某个时间的速度偏差是E（t），收敛率是ζ（t），则能够利用下式（35）计算惯量误差。

[数式21]

$\mathrm{\Δ}{J}_M=E\left(t\right)\frac{t_1{K}_{\mathrm{si}2}}{\mathrm{\α}}\frac{1}{\mathrm{\ζ}\left(t\right)}\·\·\·\left(35\right)$

如上所述，惯量误差预测部80C能够通过对加加速状态的期间中的速度偏差适用逆拉普拉斯变换，预测收敛之后的惯量误差。

Claims (6)

1.一种电梯控制装置，其是将电梯作为控制对象进行控制的电梯控制装置，所述电梯控制装置具有：

速度检测器，其检测所述电梯的电动机的实际旋转速度即实际速度；

其特征在于，该电梯控制装置还具有：

模型运算部，其被输入针对设于所述电梯的电动机的速度指令，使用预先设定的惯量值进行运算而求出对所述控制对象假设的模型速度和模型转矩，以使模型速度追随所述速度指令；

补偿运算部，其使用由所述模型运算部计算出的所述模型速度与由所述速度检测器检测到的所述实际速度之间的速度偏差、和预定的比例增益以及积分增益，运算误差补偿转矩；

转矩指令计算部，其根据由所述模型运算部计算出的所述模型转矩和由所述补偿运算部计算出的所述误差补偿转矩，计算转矩指令；

转矩控制器，其控制并驱动所述电动机，以使所述电动机的产生转矩与由所述转矩指令计算部计算出的所述转矩指令一致；

惯量误差预测部，其根据由所述模型运算部计算出的所述模型速度与由所述速度检测器检测到的所述实际速度之间的速度偏差，计算表示收敛于收敛值之前的惯量误差的中间值，根据计算出的所述中间值来预测所述收敛值即收敛之后的惯量误差，其中，该惯量误差是所述设定的惯量值相对于实际惯量值的误差；以及

参数校正部，其使用由所述惯量误差预测部预测到的所述收敛之后的惯量误差，对由所述模型运算部使用的所述预先设定的惯量值进行校正。

2.根据权利要求1所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述惯量误差预测部具有：

第1运算部，其根据所述电梯的轿厢的加加速状态和匀加速状态连续的期间中的所述速度偏差的积分运算，计算所述中间值；以及

第2运算部，其根据由所述第1运算部计算出的所述中间值，预测所述收敛之后的惯量误差。

3.根据权利要求2所述的电梯控制装置，其特征在于，所述第2运算部通过使用逆拉普拉斯变换，计算与由所述第1运算部计算出的所述中间值相对于应该收敛的惯量误差的值的比率相当的比率相当值，根据所述中间值和所述比率相当值来预测所述收敛之后的惯量误差。

4.一种电梯控制装置，其是将电梯作为控制对象进行控制的电梯控制装置，所述电梯控制装置具有：

速度检测器，其检测所述电梯的电动机的实际旋转速度即实际速度；

其特征在于，该电梯控制装置还具有：

模型运算部，其被输入针对设于所述电梯的电动机的速度指令，使用预先设定的惯量值进行运算而求出对所述控制对象假设的模型速度和模型转矩，以使模型速度追随所述速度指令；

补偿运算部，其使用由所述模型运算部计算出的所述模型速度与由所述速度检测器检测到的所述实际速度之间的速度偏差、和预定的比例增益以及积分增益，运算误差补偿转矩；

转矩指令计算部，其根据由所述模型运算部计算出的所述模型转矩和由所述补偿运算部计算出的所述误差补偿转矩，计算转矩指令；

转矩控制器，其控制并驱动所述电动机，以使所述电动机的产生转矩与由所述转矩指令计算部计算出的所述转矩指令一致；

惯量误差预测部，其根据所述电梯的轿厢的加加速状态的期间中的所述速度偏差，预测收敛于收敛值之后的惯量误差，其中，该速度偏差是由所述模型运算部计算出的所述模型速度与由所述速度检测器检测到的所述实际速度之间的速度偏差，该惯量误差是所述设定的惯量值相对于实际惯量值的误差；以及

参数校正部，其使用由所述惯量误差预测部预测到的所述收敛之后的惯量误差，对由所述模型运算部使用的所述预先设定的惯量值进行校正。

5.根据权利要求4所述的电梯控制装置，其特征在于，所述惯量误差预测部对加加速状态的期间中的所述速度偏差适用最终值定理，由此预测收敛于收敛值之后的惯量误差。

6.根据权利要求4所述的电梯控制装置，其特征在于，所述惯量误差预测部对加加速状态的期间中的所述速度偏差适用逆拉普拉斯变换，由此预测收敛于收敛值之后的惯量误差。

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